Môi trường dạ cỏ và khu hệ vi sinh vật của trâu bò

Môi trường dạ cỏ với các đặc điểm thiết yếu cho sự lên men như sau:

Có độ ẩm cao: 85 – 90%; độ pH cao khoảng 6,4 – 7,0, luôn luôn được đệm bởi bicarbonate và phosphates của nước bọt; nhiệt độ khoảng 39 – 40ºC; luôn luôn được nhào trộn bởi sự co bóp của dạ cỏ; dòng dinh dưỡng lưu thông liên tục: sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men ra khỏi dạ cỏ và các cơ chất được nạp vào thông qua thức ăn ăn vào hàng ngày; có sự chế tiết vào dạ cỏ những chất cần thiết cho vi sinh vật (VSV) phát triển và khuyếch tán ra ngoài những sản phẩm tạo ra trong dạ cỏ. Ðiều này làm cho áp suất thẩm thấu của dạ cỏ luôn ổn định; thời gian thức ăn tồn lưu trong dạ cỏ kéo dài tạo điều kiện cho vi sinh vật công phá

Những điều kiện đó là lý tưởng cho sự phát triển của vi sinh vật dạ cỏ. Ðiều này được đánh giá bởi sự phong phú về chủng loại và mật độ VSV.

Môi trường dạ cỏ được kiểm soát và điều khiển bởi nhiều yếu tố như:

Số lượng và chất lượng thức ăn ăn vào. Nhào trộn theo chu kỳ thông qua co bóp dạ cỏ. Nước bọt và nhai lại. Khuyếch tán và chế tiết vào dạ cỏ. Hấp thu dinh dưỡng từ dạ cỏ.

Chuyển dịch các chất xuống bộmáy tiêu hóa.

Hệ sinh vật dạ cỏ rất phức tạp và phụ thuộc nhiều vào khẩu phần. Nó gồm các loại: vi khuẩn, Protozoa, nấm. Tất cả 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

Nấm (phycomycetous)

Nấm dạ cỏ đóng vai trò tiên phong trong việc công phá xơ. Cơ chế thâm nhập được Preston và Leng (1987) tóm tắt như sau:

Ðầu tiên các bào tử nấm dính vào chất xơ trong thức ăn mới ăn vào và thâm nhập vào bên trong mô thực vật. Sau đó chúng nẩy mầm và mọc xuyên qua cấu trúc thực vật ra ngoài. Bằng cách đó, chúng làm giảm độ dai của mẩu thức ăn và nhờ vậy tăng khả năng công phá vật lý khi thức ăn này được nhai lại. Một vai trò quan trọng của nấm trong quá
trình tiêu hóa Cellulose là nó tạo ra những vùng tổn thương trên bềmặt các mẫu thức ăn thực vật, tạo ra các “cửa mở” cho vi khuẩn dễ dàng chui vào bên trong để tiếp tục quá trình công phá (Bauchop, 1988). Vì lẽ đó nếu không có đủ một quần thể nấm mạnh trong dạ cỏ, pha chậm của quá trình tiêu hóa xơ bị kéo dài do vi khuẩn mất nhiều thời gian để thâm nhập vào trong cấu trúc thực vật của thức ăn.

Vi khuẩn (bacteria)

Vi khuẩn có mặt trong dạ cỏ có số lượng lớn nhất so với các vi sinh vật khác. Hầu hết các tài liệu cho biết số lượng vi khuẩn trong dạ cỏ dao động từ 10^10 – 10^11 tế bào trong 1 ml dịch dạ cỏ. Fonty (1988) ghi nhận rằng ở cả cừu con và bê , trong dạ cỏ được xâm nhập bởi một số lượng lớn và đa dạng vi khuẩn ngay ngày đầu sau khi sinh. Mật độ vi khuẩn tăng dần trong những tuần đầu và sau đó tồn tại ở mức ổn định.Theo Preston và  Leng (1987) chia vi khuẩn thành 4 nhóm chính:

– Nhóm vi khuẩn tự do trong dịch dạ cỏ (chiếm khoảng 30% so với tổng số)

– Nhóm vi khuẩn kết dính vào các mẩu thức ăn (khoảng 70%)

– Nhóm vi khuẩn trú ngụ vào các nếp gấp biểu mô

– Nhóm vi khuẩn bám vào Protozoa (chủ yếu là loại sinh khí metan).

Thức ăn liên tục chuyển khỏi dạ cỏ cho nên phần lớn vi khuẩn bám vào thức ăn sẽ bị tiêu hóa đi. Vì vậy số lượng vi khuẩn tự do trong dịch dạ cỏ rất quan trọng để xác định tốc độ công phá và lên men thức ăn.

Vi khuẩn là nhóm vi sinh vật có vai trò chính trong quá trình tiêu hóa các vật liệu thành vách tế bào thực vật. Vi khuẩn sản xuất ra enzyme (kết lại thành mảng enzyme trong dạ cỏ) có khả năng công phá cellulose, hemicellulose, phức chất pectin … thành cellobiose, glucose và acid béo bay hơi. Ðểcó thể thực hiện được chức năng này, vi khuẩn phải thâm nhập vào bên trong mẫu thức ăn, thông thường là ở các vị trí đã phá sẵn bởi sự xâm thực của nấm.

Protozoa

Protozoa là thành phần có kích thước lớn nhất trong khu hệ vi sinh vật dạ cỏ. Protozoa có mặt trong dạ cỏ biến động từ 10^5 – 10^6 cá thể trong 1 ml dịch dạ cỏ. Số lượng protozoa tùy thuộc vào khẩu phần thức ăn. Ở các khẩu phần giàu tinh bột thì lượng Protozoa có thể lên tới 4 – 5 triệu trong 1ml dịch dạ cỏ, nhưng ngược lại ở khẩu phần giàu
xơ (rơm rạ…) thì số lượng protozoa chỉ có 4 – 5 ngàn cá thể trong 1 ml dịch dạ cỏ.

Protozoa sử dụng vi khuẩn, các tiểu phần protein, tinh bột làm nguồn dinh dưỡng của chúng, một vài loại protozoa có khả năng phân giải cellulose, nhưng cơ chất chính của chúng vẫn là tinh bột và đường. Các loại này sẽ được protozoa nuốt nhanh chóng và dự trữ dưới dạng poly-dextrain, nhờ vậy mà protozoa tham gia vào quá trình điều tiết pH dạ cỏ ở những khẩu phần có hàm lượng tinh bột cao. Theo Mackie (1987) phần lớn thảo phúc trùng (Cilliate Protozoa) là bám chặt vào các vật liệu thực vật trong thức ăn và chúng có thể đóng góp đến 30 – 40% tổng quá trình tiêu hóa xơ bằng vi sinh vật. William (1988) thông báo rằng protozoa có thể phân hủy và tiến hành phân hóa các protein lớn, hydratecarbon, lipid trong thức ăn. Hầu hết protozoa có khả năng phân hủy xơ (Mackie, 1987) và phân hủy protein (Nolan,1988), bởi vậy chúng có vai trò tích cực trong quá trình tiêu hóa dạ cỏ. Tuy vậy, vai trò của protozoa trong quá trình tiêu hóa dạ cỏ được các nhà khoa học gần đây cho rằng nó có vai trò âm tính (Nolan, Leng, Demeyer, 1988).

Protozoa được xem là con vật săn mồi trong hệ sinh thái dạ cỏ. Chúng có thể ăn những mảnh thức ăn nhỏ, các bào tử nấm hay là vi khuẩn, điều đó dẫn đến số lượng protozoa càng nhiều nhưng số lượng nấm và vi khuẩn càng giảm.

Protozoa không thích ứng với NH3 mà nguồn nitơ chủyếu của chúng là vi khuẩn và các tiểu phần protein. Ðiều đáng tiếc là protozoa không dễ dàng di chuyển xuống phần dưới của ống tiêu hóa để biến thành nguồn cung cấp dinh dưỡng cho vật chủ mà nó có khuynh hướng bám chặt, trú ngụ lâu dài và tiêu biến trong dạ cỏ. Như vậy, kết quả là protozoa “ăn” quá nhiều nhưng không trở thành nguồn dinh dưỡng cho động vật nhai lại, mặt khác sự phát triển của protozoa đã ảnh hưởng đến số lượng nấm và vi khuẩn nên đã ảnh hưởng gián tiếp đến quá trình tiêu hóa vi sinh vật trong dạ cỏ.