bài giảng công nghệ sản xuất thức ăn chăn nuôi lên men

Bài giảng: Công nghệ sản xuất các thức ăn chăn nuôi lên men

Một phần bài giảng môn học “Công nghệ sản xuất thức ăn

chăn nuôi lên men”, gồm 05 chương sắp xếp theo thứ từ

Chương 1 – Chương 5


Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÊN MEN VÀ ỨNG DỤNG

Trưởng phòngPhòng Công nghệ lên men

Viện Công nghệ sinh học, Viện KH & CN Việt NamEmail: [email protected]

Điện thoại: CQ: (04) 38363257; DĐ: 0976 860 676

Bộ Giáo dục và Đào tạo

ĐẠI HỌC THÀNH TÂY

TS. Phí Quyết Tiến


1.Khái niệm về công nghệ lên men

2.Các quá trình công nghệ lên men cơ bản

3.Ứng dụng công nghệ lên men trong sản xuất

thức ăn chăn nuôi lên men

NỘI DUNG CHÍNH






NỘI DUNG CHÍNH


Đặc điểm chung của các sản phẩm?


Bọt, bong bóng trong dịch chiết nước quả / malt


• Khái niệm ‘lên men' bắt nguồn từ động từ Latin

fervere, nghĩa là sôi “boil”, dùng để miêu tả sự xuất

hiện của nấm men trong dịch chiết quả hoặc dịch

chiết malt.

• Sự “sôi - boiling” xuất hiện là do sự tạo thành bọt

CO2 gây ra bởi lên men yếm khí các nguồn đường

có mặt trong dịch chiết (extract).

Định nghĩa lên men (fermentation)


Tổng quan về lên men

Vi sinh vậtMôi trường

Qúatrình lên

men


Lên men để làm gì?

Cơ chất

Vi sinh vật

QT Lên men Sản phẩm


1. Quá trình tạo ra các tế bào vi sinh vật (microbial cells (or biomass) như là sản phẩm cuối cùng.

2. Quá trình tạo ra các enzym vi sinh vật.3. Quá trình tạo ra các sản phẩm trao đổi chất.

- Sản phẩm trao đổi chất bậc 1: VD: Citric acid, các chất trung gian, glycine- Sản phẩm trao đổi chất bậc 2: kháng sinh penicillin, polyketide

4. Qúa trình tạo ra các sản phẩm tái tổ hợp.5. Quá trình chuyển hóa các chất/hợp chất được đưa

vào môi trường lên men

PHÂN NHÓM CÁC QUÁ TRÌNH LÊN MEN CƠ BẢN

Gồm 5 nhóm các quá trình lên men cơ bản


Sinh khối

• Nấm men bánh mỳ (Saccharomyces cerevisiae)

• Thuốc trừ sâu sinh học (Bacillus thuringensis)

• Các vi khuẩn cố định nitơ (VK Rhizobium sp.)



Dạng sản phẩm SCP

Cho người Cho vật nuôi


Enzym

• Thông thường là các loại depolymerases (VD: Amylases, Proteases)

• Được sử dụng rỗng rãi với độ tinh sạch khác nhau– Thực phẩm– Dược phẩm– Chất tẩy rửa– Vi sinh vật công nghiệp– Công nghệ thuộc da– Chăn nuôi

THE RANGE OF FERMENTATION PROCESSES


Một số ứng dụng thương mại củaenzym công nghiệp



Một số ứng dụng thương mại củaenzym công nghiệp


Enzym (Tiếp theo)

• Các vi sinh vật sản xuất enzym:– Vi khuẩn (VD: Bacillus sp.)

– Nấm men (VD: Saccharomyces sp.)

– Nấm mốc (VD: Mucor sp.)


Các sản phẩm trao đổi chất bậc 1

• Sản phẩm phụ của quá trình tích lũy năng lượng bởi tế

bào

• Một số sản phẩm do tế bào tổng hợp– Ethanol

– Các loại đồ uống có cồn

– Các loại cồn nhiên liệu hoặc dung môi khác


Một vài sản phẩm trao đổi chất bậc 1 và ứng dụng


Sản phẩm trao đổi chất bậc 1

• Là sản phẩm trung gian trong các chu trình đồng hóa

(chu trình TCA, dẫn đến sinh tổng hợp protein và các

axit nucleic)

• Sản phẩm TĐC bậc 1 có nồng độ thấp trong điều kiện

sinh tổng hợp thông thường.

• Vì vậy, cần phát triển các chủng vi sinh vật công nghiệp


Quá trình tổng hợp SP TĐC bậc 1 thể hiện bằng đường đậm nét Sản phẩm trao đổi chất bậc 2 thể hiện bằng chữ in nghiêng

Mối quan hệ giữa sản phẩm trao đổi chất bậc 1 và bậc 2


Sản phẩm trao đổi chất bậc 2

• Không nằm trong chu trình đồng hóa• Các chủng VSV tạo SP TĐC bậc 2:

– Xạ khuẩn (VD: Streptomyces)– Nấm mốc (VD: Penicillium)– Vi khuẩn sinh bào tử (Bacillus - surfactin, fengycin)

• Được sinh tổng hợp khi tốc độ sinh trưởng giảm trong môi trường nuôi cấy theo mẻ (batch cultures)

• Các kháng sinh là một trong SP TĐC bậc 2 quan trọng nhất


Pha suy vong

Pha cân bằng

Pha Log/phát triển

Pha lag

Thời gian

Mật

độ

tế

bào

vi

sinh

vật

SP TĐC bậc 2 (Tổng hợp các sản phẩm phụ không cần thiết cho sự phát triển của tế bào)

SP TĐC bậc 1 (Các sản phẩm sinh hóa cơ bản)

Cơ chất

Động học phát triển của vi sinh vật


Các sản phẩm lên men tái tổ hợp

Insulin

Vaccine viêm gan B

Interferon

Streptokinase

Proteins/enzymes


Quá trình chuyển hóa

• Sử dụng tế bào như là “chất xúc tác” để thực hiện chuyển hóa qua 1 hay 2 bước

• Sử dụng tế bào một số lần:

– Sử dụng khuẩn ty nấm mốc/xạ khuẩn

– Sử dụng tế bào vi khuẩn/nấm men cố định trong các cột

Ví dụ:

– Chuyển hóa sterols thực vật bằng Mycobacterium fortuitum

– Chuyển hóa Ethanol thành axit Acetic acid bằng tế bào vi khuẩn Acetobacter sp.


Các ứng dụng của CNLM trong công nghiệp

1. Sinh khối2. Enzym3. Sản phẩm trao đổi chất

– SP TĐC bậc 1: Axit Citric– Intermediates

e.g. glycine in Nitrogen metabolism

– Secondary products e.g. penicillin

4. Biotransformations

Sinh tổng hợp trong QT phát

triển

Không cần thiết cho sự phát triển tế bào






NỘI DUNG CHÍNH


- Lên men bề mặt

- Lên men chìm+ Lên men theo mẻ (bath fermentation)

+ Lên men bổ sung cơ chất (fed-bath fermentation)

+ Lên men liên tục (continuous fermentation)

Các QT lên men chia làm 2 loại chính

- Lên men hiếu khí

- Lên men yếm khí


Lên men bề mặt

Lên men trên khay / giá


Lên men cồn/bia Lên men hiếu khí

Lên men chìm


MÔ HÌNH THIẾT BỊ LÊN MEN


Sơ đồ minh họa cho một quá trình lên men cơ bản

Nhân giống

Giống thạch

nghiêng

Bình tam giác

Nhân giống

KHỬ TRÙNG MÔI TRƯỜNG

CHUẨN BỊ MÔI TRƯỜNG

Vật liệu làm môi trường

ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM

TINH SẠCH SẢN PHẨM

XỬ LÝ DỊCH THẢI

Dịch ly tâm loại bỏ tế bào

Lên men sản phẩm

Sinh khối

Dịch lên men

PHÂN TÁCH TẾ BÀO






NỘI DUNG CHÍNH


Protein đơn bào (SCP)

• Các tế bào VSV chiếm 40-65% proteins

• SCP: các loại protein tách từ tế bào vi sinh vật

• Nucleotides của tế bào nấm men chiếm 10-15% of lượng nitơ tổng


Các loại protein đơn bào (SCP)

• Nấm men cung cấp khoảng 5% protein tổng trong bánh mỳ– Nấm men bánh mỳ có hàm lượng lysine cao

• Nguồn protein– Từ 1914, khoảng 10.000 tấn nấm men khô được sử dụng làm

thức ăn gia súc, gia cầm– Sau chiến tranh Thế giới 2, một lượng lớn nấm menCandida

utilis được sản xuất từ dịch thủy phân gỗ và dịch thải ngành sx giấy

– Chuyển các phế liệu công nghiệp, nông nghiệp thành thức ăn chăn nuôi nhờ công nghệ lên men


Các loại sinh khối

• Sử dụng cơ chất truyền thống– Lên men từ các nguồn đường, tinh bột, rỉ

đường, dịch thủy phân gỗ…

• Các loại VSV chủ yếu sử dụng– Saccharomyces cerevisiae, S. uvarum,

Candida utilis, Kluyveromyces fragilis


Sinh khối trong chăn nuôi• Protein đơn bào:

– Dùng trong chăn nuôi• Nâng cao giá trị phế liệu nông nghiệp

– Cellulose– Tinh bột

• Sử dụng nấm men hoặc nấm mốc– Dùng cho người

• Nấm mốc Fusarium venenatum


Nâng cao năng suấtNâng cao năng suất

Vi sinh vật bổ sungVi sinh vật bổ sung

Enzym Thành phần bổ sungThành phần bổ sung

Vi sinh vật ủ chuaKhẩu phầnKhẩu phần

Các Các ứứng dng dụụng cng củủa na nấấm mm mốốc trong sc trong sảản n xuxuấất tht thứức ăn gia súcc ăn gia súc


Chương 2. ĐẶC ĐIỂM CÁC NHÓM ĐỘNG VẬT NUÔI VÀ NHU CẦU THỨC ĂN

Phòng Công nghệ lên menViện Công nghệ sinh học, Viện KH & CN Việt Nam

Email: [email protected]Điện thoại: CQ: (04) 38363257; DĐ: 0976 860 676





2.1. Phân loại các nhóm động vật nuôi

2.2. Cấu trúc hệ tiêu hóa của các nhóm động vật

2.3. Nguồn thức ăn và yêu cầu về dinh dưỡng của các nhóm động vật

2.4. Quá trình tiêu hóa và hấp thụ dinh dưỡng của động vật

2.5. Các yêu tố ảnh hưởng đến khả năng tiêu hóa và hấp thụ dinh dưỡng

NỘI DUNG CHÍNH


2.1. Phân loại các nhóm động vật nuôi2.2. Cấu trúc hệ tiêu hóa của các nhóm động vật2.3. Nguồn thức ăn và yêu cầu về dinh dưỡng

của các nhóm động vật2.4. Quá trình tiêu hóa và hấp thụ dinh dưỡng

của động vật2.5. Các yêu tố ảnh hưởng đến khả năng tiêu

hóa và hấp thụ dinh dưỡng

NỘI DUNG CHÍNH


Các nhóm động vật dựa trên hệ thức ăn

• Động vật ăn cỏ– Chỉ ăn thực vật

• Động vật ăn thịt– Chỉ ăn thịt– Chỉ ăn các loại động vật khác

• Động vật ăn tạp– Ăn cả động vật và thực vật


Phân nhóm theo cấu tạo hệ tiêu hóa

• Nhóm đv dạ dày đơn– Cấu tạo dạ dày đơn: chó, lợn, khỉ…

• Nhóm động vật nhai lại– Dạ dày có nhiều ngăn (4 ngăn): trâu, bò, cừu, dê…

• Nhóm đv khác– Có dạ dày đơn nhưng có manh tràng lớn, có chức

năng tiêu hóa đặc biệt: ngựa, thỏ, chuột đồng…






NỘI DUNG CHÍNH


Các hệ tiêu hóa vật nuôi

• Các loại vật nuôi có hệ tiêu hóa khác nhau:

– Động vật nhai lại: Có 4 ngăn riêng biệt

– Động vật khác (nhóm hệ tiêu hóa đơn) chia làm 2 nhóm:

• Lợn, chó, mèo… có dạ dày đơn• Gia cầm có cấu trúc dạ dày 2 ngăn/phần• Ngựa có dạ dày đơn nhưng có manh tràng

(cecum) lớn và có chức năng đặc biệt


Hệ tiêu hóa của động vật dạ dày đơn

• Miệng- Lấy và nhai thức ăn- Có chứa một số enzym thủy phân

• Thực quản- Đưa thức ăn từ miệng tới dạ dạy

• Dạ dày- Có chứa một phần axit hữu cơ, các enzym thủy phân, co bóp và giữ thức ăn


• Ruột non – Cơ quan phân giải và hấp thụ thức ăn ban đầu

• Ruột già – Cơ quan chính hấp thụ nước và chuẩn bị đào thải các chất sau khi đã phân giải và hấp thụ

Hệ tiêu hóa của động vật dạ dày đơn


Một số loại động vật nuôi dạ dày đơn

• Gia cầm

– Mồm/mỏ: không có răng

– Thực quản: giữ thức ăn và làm ẩm

– Dạ dày: Chia làm 2 khu vực (diều và mề)

– Ruột già: Ngắn và đào thải trực tiếp ra ngoài


Hệ tiêu hóa gia cầm


• Ngựa- Dạ dày đơn

– Có ruột già (manh tràng-cecum) đặc biệt:• Manh tràng (cecum) ngựa (chứa tới 50% thức

ăn đã phân giải/thủy phân)

• Manh tràng cung cấp một số thành phần dinh dưỡng khác thông qua quá trình lên men vi sinh vật

Một số loại động vật nuôi dạ dày đơn (tiếp)


Hệ tiêu hóa của ngựa (pseudo-ruminant digestive tract)


Hệ tiêu hóa động vật nhai lại

• Có nhiều phần trong hệ tiêu hóa giống với động vật dạ dày đơn/đôi

• Khác biệt chủ yếu :– Miệng không chứa răng cửa hàm trên– Dạ dày chia làm 4 ngăn chính

• Dạ cỏ - rumen• Dạ tổ ong – reticulum• Dạ lá sách - omasum• Dạ múi khế túi - abomasum


Hệ tiêu hóa động vật nhai lại


• Dạ cỏ - rumen– Là khu vực phân giải chính của dạ dày

trâu/bò– Hầu hết các quá trình lên men thức ăn xảy ra

tại đây– Phần lớn các quá trình hấp thụ sản phẩm phụ

của lên men xảy ra tại đây (chủ yếu là các axit béo bay hơi)


• Dạ tổ ong – reticulum

– Tiếp nhận thức ăn từ thực quản– Khởi động đảo trộn, ợ ngược và nhai lại– Là môi trường xảy ra lên men thức ăn


• Dạ lá sách – oasum

– Khu vực thứ 3 của dạ dày tiếp nhận thức ăn đã phân giải từ rumen/reticulum

– Hấp thụ nước và phân tách các tiểu phần thức ăn nhỏ xảy ra tại đây


• Dạ múi khế túi – abomasum

– Là khu vực cuối của dạ dày, có chức năng tương tự như dạ dày của lợn (non-ruminant animals)

– Phân hủy nhờ axit và enzym thủy phân trong dạ dày

– Lưu giữ thức ăn và đảo trộn trước khi chuyển sang dạ non






NỘI DUNG CHÍNH


Nhu cầu dinh dưỡng của động vật?

• Các loại vật nuôi cần cung cấp dinh dưỡng cânbằng tùy theo mục tiêu chăn nuôi

• Đáp ứng nhu cầu năng lượng của cơ thể từ thứcăn tiếp nhận vào hoặc từ mô béo dự trữ

• Động vật phải ăn để tích lũy năng lượng trong tếbào lưu giữ chất béo (fat cells)


Thức ăn của vật nuôi

• Tùy theo nguồn gốc có thể chia làm các loại:– Cỏ hoặc các loại thân hòa thảo tươi– Rễ, củ, quả– Thức ăn ủ chua– Cỏ khô, rơm– Các loại ngũ cốc và sản phẩm phụ từ QT chế biến– Các nguồn protein– Các chất bổ sung khác


Cỏ và các loại thân cây hòa thảo

Hàm lượng phospho thấp (2-3 g/kg) nhưngcanxi cao (13-15 g/kg)

Chứa các vi chất, phân bón còn dư... Tỷ lệ carotene cao Ngoại trừ thiamine (B1) và cobalamin (B12)

còn thiếu, các loại vitamin hòa tan trongnước khá đầy đủ.


Rễ và củ

Tỷ lệ nước cao (70-95%)

Chất béo, khoáng và xơ thấp

Protein thấp (5-12%)

Dinh dưỡng chủ yếu là tinh bột hay đường

Phù hợp cho sản xuất sữa

Khó bảo quản

Trước khi cho ăn cần rửa, thái hoặc nghiền nhỏ

Có chứa một số chất ức chế hấp thụ dinh dưỡng

- solanine (khoai tây)

- oxalic acid (lá củ cải đường)


Hàm lượng protein khoảng 10-16%

Tỷ lệ xơ 8-14%

Các chất không chứa nitơ 55-60%

Giàu P, K, Mn, Zn

50% hàm lượng phospho bị bao bởi axit phytic

Chứa hàm lượng vitamin hòa tan trong nước cao

Có thể chứa một vài loại độc tố nấm

Sản phẩm phụ của quá trình xay sát

CÁM

TRẤU


Sản phẩm phụ của quá trình sản xuất đường

Bã mía

Rỉ đường

• Khoảng 50% chất khô là đường saccharoza

• Có tác dụng nhuận tràng nhưng sử dụng ở mức độ giới hạn

• Có thể sử dụng làm thức ăn bổ sung hoặc hỗ trợ quá trình lên

men, đặc biệt cho quá trình ủ chua


Sản phẩm phụ của công nghệ sản xuất bia

•Bã malt sau nấu Chứa các thành phần chất béo, sợi xơ, protein và phần nhỏ

tinh bột dư

Có thể sử dụng dưới dạng ẩm hay sấy khô cho chăn nuôi

Hầu hết gia súc có thể sử dụng (bò 10-15 kg/ngày)

•Nấm men dư Là sản phẩm phụ có giá trị

Chứa 50% protein, lysine và các vitamin hòa tan

Thích hợp cho nuôi lơn hoặc gia cầm với tỷ lệ bổ sung 3-5%


Sản phẩm phụ công nghệ chế biến thịt/cá

Xương Phế liệu, nội tạng, vụn…

Cá tạp Xương, vây Đầu, nội tạng và các phần khác …….


Nhu cầu dinh dưỡng của động vật

1. Nước2. protein3. Carbohydrates4. Chất béo5. vitamin6. Chất khoáng


Protein Là thành phần có giá thành cao nhất trong khẩu phần ăn

của động vật

Các enzym hình thành từ nguồn protein cung cấp

Protein có thể sử dụng để cung cấp năng lượng

Một số động vật yêu cầu nhiều protein hơn các loạikhác: động vật non/ con giống, bò sữa…

Protein cung cấp phải được phân giải trước khi sử dụngbởi động vật

Hiệu suất sử dụng 50-80% protein thô


Nguồn carbon

Là nguồn cung cấp năng lượng chính Có thể cung cấp từ đường, tinh bột hay

celllulose Hầu hết có nguồn gốc từ thực vật Nhiều nhất ở các loại ngũ cốc Động vật chỉ sử dụng đường đơn hoặc đường

đôi- Monosaccharides: glucose, fructose, galactose- Disaccharides: sucrose, lactose


Chất béo

Có trong thực vật và động vật

Cung cấp và lưu giữ năng lượng

Một số axit béo thiết yếu: cần thiết cho quá trình tổng hợp hormone hoặc các chất tương tự

Hầu hết nguồn chất béo có từ động vật và các loại hạt chứa dầu


Chất khoáng

Là các chất vô cơ

Đóng vai trò cung cấp các chất hỗ trợ cho phát triển của động vật

Cung cấp cho thành phần của xương (canxi và phospho), vỏ trứng (canxi)

Hỗ trợ quá trình tạo thành mô cơ, tế bào máu, nội tạng và enzym

Thường bổ sung vào thức ăn dưới nhiều dạng hóa chất, muối khác nhau


Vitamin

Được xem là thành phần vi lượng

Cần thiết cho sự phát triển bình thường của động vật, duy trì thể trạng và chống lại stress, bệnh tật…

Tham gia vào cấu trúc một số enzym






NỘI DUNG CHÍNH


Trao đổi chất

• Là toàn bộ các quá trình hóa học, vật lý xảy ra trong cơ thể động vật

• Chia làm 2 loại– Đồng hóa: quá trình trao đổi chất và năng lượng để

tổng hợp nên các chất cấu tạo tế bào, các mô– Dị hóa: là quá trình phân cắt các phân tử phức tạp

thành các chất đơn giản hơn


Tiêu hóa

• Chuyển hóa dinh dưỡng thành các dạng chất mà tế bào có thể sử dụng

• Các chất dinh dưỡng được chuyển qua hệ tiêu hóa


Tiêu hóa và hấp thụ dinh dưỡng

• Quá trình tiêu hóa bao gồm:– Tiếp nhận thức ăn– Nghiền hoặc nhai cơ học– Trộn lẫn với axit thủy phân và các enzym để chuyển hóa thức ăn

thành dạng đơn giản/nhỏ hơn

• Quá trình hấp thụ bao gồm:– Vận chuyển thức ăn đã được tiêu hóa qua thành ruột đến máu

hoặc hệ huyết thanh


Bản chất hóa học của tiêu hóa:

• Tiêu hóa liên quan đến các enzym hoặc axitđược sinh ra bởi động vật chủ hoặc vi sinh vậtcộng sinh trong vật chủ

• Enzym chuyển hóa các polymer thành các phântử nhỏ hơn

• Động vật chỉ sinh ra các enzym thủy phân chấtbéo, protein và các dạng carbohydrate không cócấu trúc sợi

• Chỉ có vi sinh vật sinh hệ enzym thủy phâncarbohydrate có cấu trúc sợi, VD: cellulose


Tiêu hóa carbohydrate:

• Các enzym phân giải carbohydrate (amylase) trong mồm bắt đầu phân giải.

• Chỉ có một lượng nhỏ amylase tìm thấy trong miệng của ngựa và không có trong miệng động vật nhai lại

• Enzym thủy phân carbohydrate có thể từ tuyến tụy, dịch thành ruột (sucrase, maltase, lactase) thực hiện quá trình phân cắt.


Tiêu hóa protein:

• Enzym phân giải protein (pepsin) và axit hydrochloric acid trong dạ dày bắt đầu quá trình thủy phân.

• Enzym phân giải protein(VD: trypsin) từ tuyến tụy và niêm mạc ruột thủy phân protein trong ruột non

• Ở các động vật non: enzym từ dịch vị trong sữa hỗ trợ thủy phân hoàn toàn protein


Tiêu hóa chất béo

• Enzym phân giải chất béo (lipase) trong dạ dày bắt đầu quá trình thủy phân

• Các enzym thủy phân chất béo có trong tuyến tụy và trong dịch ruột thủy phân chất béo trong ruột non

• Để hỗ trợ phân giải chất béo, mật (bile) từ gan nhũ hóa chất béo thành các hạt nhỏ hơn trong ruột non




của động vật2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tiêu


NỘI DUNG CHÍNH


Các yếu tố ảnh hưởng đến tiêu hóa

• Tỷ lệ đưa thức ăn vào ruột lớn làm giảm khả năng phân giải chất:- Tăng tỷ lệ cho ăn (đối với gia súc)

– Nghiền cỏ khô/ rơm quá nhỏ

– Có các chất ức chế tiêu hóa

– Thiếu hụt khoáng, vitamin tạo cấu trúc enzym

– Thông thường, nghiền nhỏ các chất làm tăng tỷ lệ tiêu hóa, trừ

rơm/ cỏ khô đối với vật nuôi


Các yếu khác tố ảnh hưởng đến hiệu quả tiêu hóa/chuyển hóa

• Tỷ lệ chuyển hóa được sử dụng để đề cập đến hiệu suất chăn nuôi trên một đơn vị thức ăn

• Các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển hóa

– Lứa tuổi/trọng lượng vật nuôi: vật nuôi nhỏ sẽ tăng trọng hiệu quả hơn

– Mức độ cho ăn: giới hạn cho ăn phù hợp sẽ tăng tỷ lệ chuyển hóa– Tùy thuộc vào giống, di truyền giống vật nuôi…


Các yếu tố ảnh hưởng đến tiêu hóa và hấp thụ dinh dưỡng

Tỷ lệ cho ăn: tăng tỷ lệ/tần suất cho ăn quá ngưỡng sẽ giảm hiệu quả tiêu hóa

Thời gian lưu ngắn: không đủ thời gian cho vi sinh vật và các enzym hỗ trợ tiêu hóa

Yếu tố khác: động vật bị bệnh, giới tính, tuổi, dung tích dạ dày, tỷ lệ ăn, lượng thức ăn, chất lượng thức ăn…


Chương 3. ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG SẢN XẤT THỨC ĂN CHĂN NUÔI LÊN MEN

Phòng Công nghệ lên menViện Công nghệ sinh học, Viện KH & CN Việt Nam

Email: [email protected]Điện thoại: CQ: (04) 38363257; DĐ: 0976 860 676





3.1. Yêu cầu chung của vi sinh vật trong sảnxuất thức ăn chăn nuôi lên men

3.2. Ứng dụng của nhóm vi khuẩn

3.3. Ứng dụng của nhóm nấm mốc

3.4. Ứng dụng của nhóm nấm men

NỘI DUNG CHÍNH






NỘI DUNG CHÍNH


An toàn đối với sinh vật và con người

Không sinh độc tố

Phát triển nhanh trên môi trường rẻ tiền

Tích lũy sinh khối có hàm lượng protein

cao, dễ tiêu hóa

Yêu cầu đối với VSV sử dụng trong sản xuất thức ăn chăn nuôi lên men


Sinh tổng hợp: enzym, axit béo, các chấtkhác cần thiết cho khẩu phần ăn của vật nuôi

Bảo quản được thức ăn lâu dài và nâng caogiá trị dinh dưỡng

Sử dụng hiệu quả

Yêu cầu khác…

Yêu cầu đối với VSV sử dụng trong sản xuất thức ăn chăn nuôi lên men






NỘI DUNG CHÍNH


Enterococcus faecium

Bacillus spp.

Lactobacillus

Lactobacillus acidophilus

Bifidobacterium thermophilum

Sử dụng bổ sung trực tiếp như probiotics


Bacillus spp.

Amylase

Protease

beta-glucanase

Hemi-cellulase

Pectinase

beta-galactosidase

Sinh tổng hợp enzym


Sử dụng trong ủ chua thức ăn cho gia súc

Các sản phẩm lên men (ủ chua) có chứa hàm lượng cao

- Axit lactic- Axit béo bay hơi- Axit butyric- Axit propionic- Mật độ lactobacilli cao- pH thấp


Axit lactic và axit béo bay hơi có khả năng:

Giảm các loại vi khuẩn có hại trong đường ruột như

Enterobacteriaceae và cả Salmonella spp.

Ức chế một số nhóm VSV phát triển, sinh bacterocin

Thúc đẩy sự phát triển của các nhóm vi sinh vật

khác


Các loại thức ăn chăn nuôi lên men có thể giảm pH trong hệ tiêu hóa, đặc biệt là trong dạ dày

Tăng cường hiệu quả ức chế Enterobacteriaceae và Salmonella spp.


Tăng cường khả năng tiêu hóa và hấp thụ dinh dưỡng trong ruột non

Làm giảm cơ chất cho sự phát triển của các VSV gây hại nằm phía cuối hệ tiêu hóa






NỘI DUNG CHÍNH


Aspergillus flavus, A. niger, A. oryzae, A. nidulans, A. fumigatus, A. clavatus, A. glaucus, A. ustus và A. versicolor

Sử dụng trong sx thức ăn chăn nuôi


Bacillus, Erwinia, Kluyveromyces, Aspergillus,

Rhizopus, Trichoderma, Pseudomonas, Penicillium

và Fusarium

Sinh enzym: pectinase


Candida rugosa, Candida antarctica, Pseudomonas alcaligenes, Pseudomonas mendocina and Burkholderia cepacia

Rhizopus, Geotrichum, Rhizomucor, Aspergillus, Candida, Penicillium

Sinh enzym: lipase


Kluyveromyces lactis, K. fragilis and Candida pseudotropicalis;

Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus lactis and Bacillus sp;

Aspergillus foetidus, A. niger, A. oryzae và A. phoenecia.

Sinh enzym: beta-galactosidases


Trichoderma, Chaetomium, Penicillium, Aspergillus, Fusarium và Phoma;

Acidothermus, Bacillus, Celvibrio, pseudonoma, Staphylococcus, Streptomyces and Xanthomonas;

Acetovibrio, Bacteroides, Butyrivibrio, Caldocellum, Clostridium, Erwinia, Eubacterium, Pseudonocardia, Ruminococcus and Thermoanaerobacter

Sinh enzym: cellulase


Aspergillus niger, A. oryzae, A. awamori, Fusarum oxysporum, Humicola insolens, Mucor pusillus, Trichoderma viride

Sinh enzym: amylase


Aspergillus niger, A. oryzae, Bacillus amyloliquefaciens, B. stearotermophilus, Mucor miehei, M. pusillus

Sinh enzym: protease


Chương 4. MỘT SỐ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỨC ĂN CHĂN NUÔI LÊN MEN

Trưởng Phòng Phòng Công nghệ lên men


Điện thoại: CQ: (04) 38363257; DĐ: 0976 860 676





4.1. Ủ chua thức ăn thô xanh và phế phụ phẩm nông nghiệp cho động vật nhai lại

4.2. Lên men yếm khí sinh axit hữu cơ, ethanol và protein đơn bào

4.3. Sản xuất thức ăn chăn nuôi bằng lên men sắn lát và phế liệu chế biến sắn

4.4. Sử dụng chế phẩm vi sinh vật và probiotics trong chăn nuôi

4.5. Sản xuất và nâng cao chất lượng thức ăn chăn nuôi bằng lên men bề mặt

NỘI DUNG CHÍNH







NỘI DUNG CHÍNH


Ủ chua phế liệu nông nghiệp tại nguồn thu







NỘI DUNG CHÍNH







NỘI DUNG CHÍNH


Sơ đồ lên men sử dụng nấm men trên nền nguyên liệu sắn


Thành phần hóa học và gia trị dinh dưỡng của các sản phẩm sắn lên men (% chất khô)


Hàm lượng cyanide, lysine, Ca and P của các sản phẩm sắn lên men


Hàm lượng tối ưu của thành phần vi lượng cần bổ sung vào môi trường nuôi trên nền phế liệu sản xuất bột mỳ, nguồn

nitơ là urea (5 g/L) và phospho là KH2PO4 (4 g/L)







NỘI DUNG CHÍNH


Các loại vi sinh vật kháng kháng sinh sử dụng để bổ sung vào thức ăn chăn nuôi


Các loại vi sinh vật kháng kháng sinh sử dụng để bổ sung vào thức ăn chăn nuôi







NỘI DUNG CHÍNH


Chương 5. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÀ AN TOÀN CỦA THỨC ĂN CHĂN NUÔI LÊN MEN

Trưởng Phòng Phòng Công nghệ lên men


Điện thoại: CQ: (04) 38363257; DĐ: 0976 860 676





5.1. Mục đích của quá trình đánh giá chất lượng thức ăn chăn nuôi lên men

5.2. Đánh giá các thành phần dinh dưỡng 5.3. Đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật 5.4. Đánh giá độc tố và các thành phần tạp

nhiễm5.5. Đánh giá các chỉ tiêu khác

NỘI DUNG CHÍNH


Giúp cho người chăn nuôi tối ưu quá trình sửdụng thức ăn trong chăn nuôi

Giúp cho nhà sản xuất tối ưu, đưa ra khuyếncáo sử dụng thành phần thức ăn thích hợp chocác đối tượng vật nuôi khác nhau


Giúp các nhà nghiên cứu đưa ra mối liên hệ giữa hiệu quả chăn nuôi với đặc điểm thức ăn

Giúp nông dân lựa chọn các loại nông sản phù hợp cho dinh dưỡng cho từng loại thức ăn chăn nuôi


Giúp đưa ra các quyết đinh nhanh nhất để xử lý đối với thức ăn chăn nuôi tại:

Khu vực nhập khẩu, cảng/bến

Tại khu vực kinh doanh

Tại khu vực có nhiễm bệnh

Đối với các loại nguyên liệu nông sản không phù hợp...

Thức ăn chăn nuôi lên men/ủ chua: có thành phần khác nhau, đa dạng


Việc đánh và công bố chất lượng thức ăn theo các tiêu chuẩn đã được công nhận:

TCVN (TCVN 4882: 2007 – Đánh giá VSV trong TĂ chăn nuôi)

NAMAS M10

ISO 90025

ISO/IEC 17025

EN 4501





NỘI DUNG CHÍNH


• Rất cần thiết trong quá trình sử dụng thức ăn. Trên cơ sở đánh giá, đưa ra định hướng sử dụng theo:

Đối tượng vật nuôi

Tuổi

Thể trạng động vật

Cấu tạo hệ tiêu hóa

Mức độ có thể sử dụng

Dạng thức ăn sử dụng (viên, bột…)

Bệnh động vật

Ký sinh trùng

Cân bằng các thành phần dinh dưỡng


Độ ẩm

Chất khoáng

Chất béo

Protein

Hàm lượng xơ sợi

Hàm lượng Cu2+

Đối với TĂ của Lợn, chỉ tiêu đánh giá chính:


Độ ẩm Sử dụng sấy đến trọng lượng không đổi

Với rỉ đường, chỉ sấy đến 70oC vì có nhiều thành phần

bay hơi

Đánh giá thức ăn ủ chua, cần sấy trong điều kiện chân

không để tránh bay hơi hàm lượng chất béo, axit hữu cơ…


Chất khoáng/tro

Đánh giá bằng đốt ở 600oC trong 2 giờ

Đốt 500-550oC trong 12-16 giờ

Xác định kim loại sử dụng máy đo tự động

Xác định (Ca, K, Mg, P, S, Zn)


Hàm lượng protein thô/tổng sốSử dụng phương pháp Kjeldahl

Phân tích xơ sợi

Phân tích tinh bộtĐánh giá amylose và amylosepectin


Chất béo thô Chất béo có nguồn gốc thưc vật bao gồm chủ yếumono-, di- và

Triacylglycerides, axit béo tự do, phospholipids.

Thức ăn chăn nuôi có chứa chất béo có nguồn gốc động vật

Tùy nguồn gốc sẽ có tiêu chuẩn đánh giá phù hợp


Sản phẩm trao đổi chất bậc 2:

Có nhiều loại SP TĐC bậc 2

Tannin có nhiều trong thức ăn chăn nuôi

Độc tố là một trong những SP TĐC bậc 2





NỘI DUNG CHÍNH


Nhiều loại vi sinh vật có thể có trong thức ăn,bao gồm loại có ích, không gây hại và loạiVSV gây hại

VSV có lợi như VK lactic trong quá trình ủchua

VK lactic giúp giảm pH xuống 4,0, giúp choquá trình bảo quản tốt, đặc biệt là thức ănmùa đông cho đại gia súc


Đánh giá VSV trong thức ăn ủ chua

Vi khuẩn lactic (LAB)

- Có hai loại:- Loại lên men đồng hình

Lactobacillus plantarum, Pediococcus pentosaceus và Enterococcus faecalis

- Loại lên men dị hìnhLactobacillus brevis và Leuconostoc mesenteroides

- Vi khuẩn lactic đồng hình chuyển hóa các loại đường trong thức ăn ủ chua thành axit lactic tốt hơn


Các loại vi sinh vật chính xuất hiện trong thức ăn ủ chua


Nhóm lên men carbohydrate gồm:Clostridium butyricum và C. tyrobutyricum. Nhóm này lên men

đường khử và cả axit lactic thành axit butyric dẫn tới pH tăng

Nhóm sử dụng protein: lên men các amino acid

thành nhiều sản phẩm khác nhau

Hai nhóm Clostridia trong thức ăn ủ chua:


Nhóm vi khuẩn đường ruột (Enterobacteria) gồm Escherichia coli và Erwinia herbicola

Đây là nhóm VSV không mong muốn, cạnh tranh thức ăn với LAB, chuyển nguồn đường thành acid acetic, ethanol hay CO2 và H2

Nhóm này cũng có thể sử dụng amino acid tạo NH3


Listeria monocytogenes phân bố phổ biến trong tự nhiên và cũng xuất hiện trong các túi ủ chua, đặc biệt túi lớn.

Gây bệnh cho gia súc

Vi khuẩn này có thể nhiễm trong thịt, gây hại cho người, thậm chí có thể dẫn đến tử vong


Nấm xuất hiện trong thức ăn ủ chua gồm nấm men và nấm mốc

Nấm men thường gồm Candida, Saccharomyces và Torulopsis.

Nấm mốc thường gồm Aspergillus, Penicillium và Fusarium.

Các nấm mốc này xuất hiện thường dẫn tới khả năng tạo ra độc tố mycotoxins nguy hiểm cho người và vật nuôi


Sử dụng để kiểm soát và kích thích hệ vi khuẩn trong ủ chua

Có thể đẩy nhanh quá trình ủ chua bằng cách bổ sung LAB lên men đồng hình

Axit formic được sử dụng rộng rã để hạn chế lên men nhờ giảm pH xuống dưới 4

Kích thích hệ VSV phát triển có thể sử dụng rỉ đường, thành phần khác…

Các thành phần bổ sung khác


Nấm mốc tạp nhiễm có thể gây ảnh hưởngđến sức khỏe vật nuôi, đặc biệt là khu vực khíhậu nóng, ẩm

Nguyên nhân là khả năng sinh độc tố nấm(mycotoxins)

Độc tố nấm là SP TĐC bậc 2, được sinh ra tùydựa trên đặc điểm di truyền của chủng và điềukiện ngoại cảnh


Danh mục nấm mốc và loại độc tố có thể tạo thành


Là sảm phẩm vi sinh vật được bổ sung nhằm nâng caosức khỏe và phát triển vật nuôi

Không được coi là sản phẩm cung cấp dinh dưỡng

Lactobacillus acidophilus hạn chế nhiễm khuẩn đườngruột và tăng cường phát triển vật nuôi

Một số nấm men và vi khuẩn cũng được coi làprobiotics

PROBIOTICS





NỘI DUNG CHÍNH


Đánh giá nhằm định hướng sử dụng, ngăn ngừa và phòng bệnh cho vật nuôi

Thức ăn chăn nuôi, đặc biệt là TÂ chăn nuôi lên men có thể nhiễm VSV gây bệnh như Salmonella, Listeria và E. coli.

Nguồn phân động vật nuôi cũng là nguồn có thể gây nhiễm bệnh trở lại vật nuôi và thức ăn chăn nuôi


Các loại thức ăn chăn nuôi lên men sản xuất từ phế

phụ phẩm nông nghiệp có khả năng nhiễm nấm cao:- có nguồn gốc từ thực vật

- nhiễm trong quá trình bảo quản

Gây ảnh hưởng đến chăn nuôi do sinh tổng hợp

mycotoxin


Sử dụng thêm chất diệt nấm là một trong biện pháp sử dụng để hạn chế

Nhiều tiêu chuẩn được xây dựng để kiểm soát nhiễm VSV trong thức ăn chăn nuôi, đặc biệt là nhiễm mycotoxin


Các phân tích về miễn dịch học sử dụng để đánh giá độc tố và các thành phần tạp nhiễm khác

Mycotoxin hoặc thành phần tạp nhiễm khác (hợp chất hữu cơ) đánh giá bằng HPLC, GC, sắc ký mao quản hoặc thử nghiệm miễn dịch khác


Các loại nấm mốc và độc tố liên quan xuất hiện trong thức ăn lên men


Nhiều loại Salmonella gây ra bệnh truyền nhiễmtrong các trang trại chăn nuôi

S. typhimurium xuất hiện khá phổ biến, có thểgây bệnh cho người

S. enteriditis có thể gây bệnh cho gia cầm,nhiễm vào trứng và thịt gà, vịt…


Thông thường, thức ăn chăn nuôi có thể là nguồnnhiễm bệnh tiềm tàng

Thịt, xương và bột cá… có thể nhiễm Salmonella

Phân động vật có thể gây nhiễm và phân tán vi khuẩngây bệnh


E. coli phân bố phổ biến, đặc biệt trong phân vật nuôi

E. coli O157 là một trong các đối tượng đặc biệt nguy hiểm do gây bùng phát dịch cho cả vật nuôi và cho người

ESCHERICHIA COLI O157


Các loại virus gây lở mồm, long móng

Bệnh lở mồm, long móng trở thành bệnh nguy hiểm đối với gia súc

Lây nhiễm qua đường hô hấp và trong các vật liệu bị nhiễm bệnh

Bệnh bò điên (BSE) do prion protein gây ra từ các loại thức ăn nhiễm BSE





NỘI DUNG CHÍNH


Đánh giá kim loại nặng:

Trong thức ăn As, B, Cd, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, Se, Zn cần được đánh giá và kiểm soát


Đánh giá cân bằng dinh dưỡng

1. Đưa ra thông tin về cách sử dụng dinh dưỡng sau khi hấp thụ

2. Đánh giá lượng dinh dưỡng thức ăn đầu vào và lượng dinh dưỡng thải ra để đánh giá dinh dưỡng đã được sử dụng, dinh dưỡng bị đào thải ra ngoài

3. Phân tích thành phần phân, nước tiểu, da, lông, mồ hôi, tiêu hao năng lượng… để đưa ra số liệu về hiệu quả dinh dưỡng của TĂ chăn nuôi và phương thức chăn nuôi


Đánh giá sự phát triển của vật nuôi

• Đánh giá tỷ lệ tăng trọng, chiều cao, kích thước xương… dựa trên lượng và thành phần thức ăn đầu vào

• Đánh giá trọng lượng tăng thực theo từng giai đoạn và tỷ lệ tăng trọng trong quá trình nuôi để có điều chỉnh TĂ phù hợp


• Đánh giá tổng hợp:

Tỷ lệ thức ăn sử dụng• Hiệu quả sử dụng thức ăn (trọng lượng thịt/đvị thức ăn hoặc

đvị thức ăn/trọng lượng thịt)

Đánh giá hiệu quả: tỷ lệ tăng trọng tốt nhất trên lượng thức ăn nhỏ nhất

Documents

bài giảng công nghệ sản xuất thức ăn chăn nuôi lên men