Đáp án:
Giải thích các bước giải:
Đường tiêu hoá của gia súc nhai lại được đặc trưng bởi hệ dạ dày kép gồm 4 túi (Hình 1-1), trong đó ba túi trước (dạ cỏ, dạ tổ ong, dạ lá sách) được gọi chung là là dạ dày trước, không có tuyến tiêu hoá riêng. Túi thứ 4, gọi là dạ múi khế, tương tự như dạ dày của động vật dạ dày đơn, có hệ thống tuyến tiêu hoá phát triển mạnh. Đối với gia súc non bú sữa dạ cỏ và dạ tổ ong kém phát triển, còn sữa sau khi xuống qua thực quản được dẫn trực tiếp xuống dạ lá sách và dạ múi khế qua rãnh thực quản. Rãnh thực quản gồm có đáy và hai mép. Hai mép này khi khép lại sẽ tạo ra một cái ống để dẫn thức ăn lỏng. Khi bê bắt đầu ăn thức ăn cứng thì dạ cỏ và dạ tổ ong phát triển nhanh và đến khi trưởng thành thì chiếm đến khoảng 85% tổng dung tích dạ dày nói chung. Trong điều kiện bình thường ở gia súc trưởng thành rãnh thực quản không hoạt động nên cả thức ăn và nước uống đều đi thẳng vào dạ cỏ và dạ tổ ong.
Dạ cỏ
Là túi lớn nhất, chiếm hầu hết nửa trái của xoang bụng, từ cơ hoành đến xương chậu. Dạ cỏ chiếm 85-90% dung tích dạ dày, 75% dung tích đường tiêu hoá, có tác dụng tích trữ, nhào trộn và chuyển hoá thức ăn. Dạ cỏ không có tuyến tiêu hoá mà niêm mạc có nhiều núm hình gai. Sự tiêu hoá thức ăn trong đó là nhờ hệ vi sinh vật (VSV) cộng sinh. Dạ cỏ có môi trường thuận lợi cho VSV lên men yếm khí: yếm khí, nhiệt độ tương đối ổn định trong khoảng 38-42oC, pH từ 5,5-7,4. Hơn nữa dinh dưỡng được bổ sung đều đặn từ thức ăn, còn thức ăn không lên men cùng các chất dinh dưỡng hoà tan và sinh khối VSV được thường xuyên chuyển xuống phần dưới của đường tiêu hoá.
Có tới khoảng 50-80% các chất dinh dưỡng thức ăn được lên men ở dạ cỏ. Sản phẩm lên men chính là các a-xit béo bay hơi (ABBH), sinh khối VSV và các khí thể (metan và cácbônic). Phần lớn ABBH được hấp thu qua vách dạ cỏ trở thành nguồn năng lượng chính cho gia súc nhai lại. Các khí thể được thải ra ngoài qua phản xạ ợ hơi. Trong dạ cỏ còn có sự tổng hợp các vitamin nhóm B và vitamin K. Sinh khối VSV và các thành phần không lên men được chuyển xuống phần dưới của đường tiêu hoá.
Dạ tổ ong
Là túi nối liền với dạ cỏ, niêm mạc có cấu tạo giống như tổ ong. Dạ tổ ong có chức năng chính là đẩy các thức ăn rắn và các thức ăn chưa được nghiền nhỏ trở lại dạ cỏ, đồng thời đẩy các thức ăn dạng nước vào dạ lá sách. Dạ tổ ong cũng giúp cho việc đẩy các miếng thức ăn lên miệng để nhai lại. Sự lên men và hấp thu các chất dinh dưỡng trong dạ tổ ong tương tự như ở dạ cỏ.
Dạ lá sách
Là túi thứ ba, niêm mạc được cấu tạo thành nhiều nếp gấp (tương tự các tờ giấy của quyển sách). Dạ lá sách có nhiệm vụ chính là nghiền ép các tiểu phần thức ăn, hấp thu nước, muối khoáng và các a-xit béo bay hơi trong dưỡng chấp đi qua.
Dạ múi khế
Là dạ dày tuyến gồm có thân vị và hạ vị. Các dịch tuyến múi khế được tiết liên tục vì dưỡng chấp từ dạ dày trước thường xuyên được chuyển xuống. Dạ múi khế có chức năng tiêu hoá men tương tự như dạ dày đơn nhờ có HCl, pepsin, kimozin và lipaza.
Tuyến nước bọt
Nước bọt ở trâu bò được phân tiết và nuốt xuống dạ cỏ tương đối liên tục. Nước bọt có kiềm tính nên có tác dụng trung hoà các sản phẩm axit sinh ra trong dạ cỏ. Nó còn có tác dụng quan trọng trong việc thấm ướt thức ăn, giúp cho quá trình nuốt và nhai lại được dễ dàng. Nước bọt còn cung cấp cho môi trường dạ cỏ các chất điện giải như Na+, K+, Ca++, Mg++. Đặc biệt trong nước bọt còn có urê và phốt-pho, có tác dụng điều hoà dinh dưỡng N và P cho nhu cầu của VSV dạ cỏ, đặc biệt là khi các nguyên tố này bị thiếu trong khẩu phần.
Sự phân tiết nước bọt chịu tác động bởi bản chất vật lý của thức ăn, hàm lượng vật chất khô trong khẩu phần, dung tích đường tiêu hoá và trạng thái tâm-sinh lý. Trâu bò ăn nhiều thức ăn xơ thô sẽ phân tiết nhiều nước bọt. Ngược lại trâu bò ăn nhiều thức ăn tinh, thức ăn nghiền quá nhỏ sẽ giảm tiết nước bọt nên tác dụng đệm đối với dịch dạ cỏ sẽ kém và kết quả là tiêu hoá thức ăn xơ sẽ giảm xuống.
Ruột
Quá trình tiêu hoá và hấp thu ở ruột non của gia súc nhai lại cũng diễn ra tương tự như ở gia súc dạ dày đơn nhờ các men tiêu hoá của dịch ruột, dịch tuỵ và sự tham gia của dịch mật.
Trong ruột già có sự lên men VSV lần thứ hai. Sự tiêu hoá ở ruột già có ý nghĩa đối với các thành phần xơ chưa được phân giải hết ở dạ cỏ. Các ABBH sinh ra trong ruột già được hấp thu và sử dụng, nhưng protein VSV thì bị thải ra ngoài qua phân mà không được tiêu hoá sau đó như ở phần trên.
Ý nghĩa của việc nhai lại
Thức ăn sau khi ăn được nuốt xuống dạ cỏ và lên men ở đó. Phần thức ăn chưa được nhai kỹ nằm trong dạ cỏ và dạ tổ ong thỉnh thoảng lại được ợ lên xoang miệng với những miếng không lớn và được nhai kỹ lại ở miệng. Khi thức ăn đã được nhai lại kỹ và thấm nước bọt lại được nuốt trở lại dạ cỏ.
Sự nhai lại được diễn ra 5-6 lần trong ngày, mỗi lần kéo dài khoảng 50 phút. Thời gian nhai lại phụ thuộc vào bản chất vật lý của thức ăn, trạng thái sinh lý của con vật, cơ cấu khẩu phần, nhiệt độ môi trường v.v… Thức ăn thô trong khẩu phần càng ít thì thời gian nhai lại càng ngắn. Trong điều kiện yên tĩnh gia súc sẽ bắt đầu nhai lại (sau khi ăn) nhanh hơn. Cường độ nhai lại mạnh nhất vào buổi sáng và buổi chiều. Hiện tượng nhai lại bắt đầu xuất hiện khi bê được cho ăn thức ăn thô.
Hệ vi sinh vật dạ cỏ
Hệ vi sinh vật dạ cỏ rất phức tạp và phụ thuộc nhiều vào khẩu phần. Hệ vi sinh vật dạ cỏ gồm có 3 nhóm chính: vi khuẩn (Bacteria), động vật nguyên sinh (Protozoa) và nấm (Fungi).
Vi khuẩn (Bacteria)
Vi khuẩn xuất hiện trong dạ cỏ loài nhai lại trong lứa tuổi còn non, mặc dù chúng được nuôi cách biệt hoặc cùng với mẹ chúng. Thông thường vi khuẩn chiếm số lượng lớn nhất trong VSV dạ cỏ và là tác nhân chính trong quá trình tiêu hóa xơ.
Tổng số vi khuẩn trong dạ cỏ thường là 109-1011 tế bào/g chất chứa dạ cỏ. Trong dạ cỏ vi khuẩn ở thể tự do chiếm khoảng 30%, số còn lại bám vào các mẩu thức ăn, trú ngụ ở các nếp gấp biểu mô và bám vào protozoa.
Trong dạ cỏ có khoảng 60 loài vi khuẩn đã được xác định. Sự phân loại vi khuẩn dạ cỏ có thể được tiến hành dựa vào cơ chất mà vi khuẩn sử dụng hay sản phẩm lên men cuối cùng của chúng. Sau đây là một số nhóm vi khuẩn dạ cỏ chính:
- Vi khuẩn phân giải xenluloza. Vi khuẩn phân giải xenluloza có số lượng rất lớn trong dạ cỏ của những gia súc sử dụng khẩu phần giàu xenluloza. Những loài vi khuẩn phân giải xenluloza quan trọng nhất là Bacteroides succinogenes, Butyrivibrio fibrisolvens, Ruminoccocus flavefaciens, Ruminococcus albus, Cillobacterium cellulosolvens.
- Vi khuẩn phân giải hemixenluloza. Hemixenluloza khác xenluloza là chứa cả đường pentoza và hexoza và cũng thường chứa axit uronic. Những vi khuẩn có khả năng thuỷ phân xenluloza thì cũng có khả năng sử dụng hemixenluloza. Tuy nhiên, không phải tất cả các loài sử dụng được hemixenluloza đều có khả năng thuỷ phân xenluloza. Một số loài sử dụng hemixenluloza là Butyrivibrio fibrisolvens, Lachnospira multiparus và Bacteroides ruminicola. Các loài vi khuẩn phân giải hemixenluloza cũng như vi khuẩn phân giải xenluloza đều bị ức chế bởi pH thấp.
- Vi khuẩn phân giải tinh bột. Trong dinh dưỡng carbohydrat của loài nhai lại, tinh bột đứng vị trí thứ hai sau xenluloza. Phần lớn tinh bột theo thức ăn vào dạ cỏ, được phân giải nhờ sự hoạt động của VSV. Tinh bột được phân giải bởi nhiều loài vi khuẩn dạ cỏ, trong đó có những vi khuẩn phân giải xenluloza. Những loài vi khuẩn phân giải tinh bột quan trọng là Bacteroides amylophilus, Succinimonas amylolytica, Butyrivibrio fibrisolbvens, Bacteroides ruminantium, Selenomonas ruminantium và Steptococcus bovis.
- Vi khuẩn phân giải đường. Hầu hết các vi khuẩn sử dụng được các loại polysaccharid nói trên thì cũng sử dụng được đường disaccharid và đường monosaccharid. Celobioza cũng có thể là nguồn năng lượng cung cấp cho nhóm vi khuẩn này vì chúng có men bêta- glucosidaza có thể thuỷ phân cellobioza. Các vi khuẩn thuộc loài Lachnospira multiparus, Selenomonas ruminantium… đều có khả năng sử dụng tốt hydratcacbon hoà tan.
- Vi khuẩn sử dụng các axit hữu cơ. Hầu hết các vi khuẩn đều có khả năng sử dụng axit lactic mặc dù lượng axit này trong dạ cỏ thường không đáng kể trừ trong những trường hợp đặc biệt. Một số có thể sử dụng axit succinic, malic, fumaric, formic hay acetic. Những loài sử dụng axit lactic là Veillonella gazogenes, Veillonella alacalescens, Peptostreptococcus elsdenii, Propioni bacterium và Selenomonas lactilytica.
- Vi khuẩn phân giải protein. Trong số những loài vi khuẩn phân giải protein và sinh amoniac thì Peptostreptococus và Clostridium có khả năng lớn nhất. Sự phân giải protein và axit amin để sản sinh ra amoniac trong dạ cỏ có ý nghĩa quan trọng đặc biệt cả về phương diện tiết kiệm nitơ cũng như nguy cơ dư thừa amoniac. Amoniac cần cho các loài vi khuẩn dạ cỏ để tổng hợp nên sinh khối protein của bản thân chúng, đồng thời một số vi khuẩn đòi hỏi hay được kích thích bởi axit amin, peptit và isoaxit có nguồn gốc từ valine, leucine và isoleucine. Như vậy cần phải có một lượng protein được phân giải trong dạ cỏ để đáp ứng nhu cầu này của vi sinh vật dạ cỏ.
- Vi khuẩn tạo mêtan. Nhóm vi khuẩn này rất khó nuôi cấy trong ống nghiệm, cho nên những thông tin về những VSV này còn hạn chế. Các loài vi khuẩn của nhóm này là Methano baccterium, Methano ruminantium và Methano forminicum.
- Vi khuẩn tổng hợp vitamin. Nhiều loài vi khuẩn dạ cỏ có khả năng tổng hợp các vitamin nhóm B và vitamin K.
Động vật nguyên sinh (Protozoa)
Protozoa xuất hiện trong dạ cỏ khi gia súc bắt đầu ăn thức ăn thực vật thô. Sau khi đẻ và trong thời gian bú sữa dạ dày trước không có protozoa. Protozoa không thích ứng với môi trường bên ngoài và bị chết nhanh. Trong dạ cỏ protozoa có số lượng khoảng 105-106 tế bào/g chất chứa dạ cỏ. Có khoảng 120 loài protozoa trong dạ cỏ. Mỗi loài gia súc có số loài protozoa khác nhau.
Protozoa trong dạ cỏ thuộc lớp Ciliata có hai lớp phụ là Entodiniômrphidia và Holotrica. Phần lớn động vật nguyên sinh dạ cỏ thuộc nhóm Holotrica có đặc điểm là ở đường xoắn gần miệng có tiêm mao, còn tất cả chỗ còn lại của cơ thể có rất ít tiêm mao.
Protozoa có một số tác dụng chính như sau:
- Tiêu hoá tinh bột và đường. Tuy có một vài loại protozoa có khả năng phân giải xenluloza nhưng cơ chất chính vẫn là đường và tinh bột, vì thế mà khi gia súc ăn khẩu phần nhiều bột đường thì số lượng protozoa tăng lên.
- Xé rách màng tế bào thực vật. Tác dụng này có được thông qua tác động cơ học và làm tăng diện tích tiếp xúc của thức ăn, do đó mà thức ăn dễ dàng chịu tác động của vi khuẩn.
- Tích luỹ polysaccarit. Protozoa có khả năng nuốt tinh bột ngay sau khi ăn và dự trữ dưới dạng amylopectin. Polysaccarit này có thể được phân giải về sau hoặc không bị lên men ở dạ cỏ mà được phân giải thành đường đơn và được hấp thu ở ruột. Điều này không những quan trọng đối với protozoa mà còn có ý nghĩa dinh dưỡng cho gia súc nhai lại nhờ hiệu ứng đệm chống phân giải đường quá nhanh làm giảm pH đột ngột, đồng thời cung cấp năng lượng từ từ hơn cho nhu cầu của bản thân VSV dạ cỏ trong những thời gian xa bữa ăn.
- Bảo tồn mạch nối đôi của các axit béo không no. Các axit béo không no mạch dài quan trọng đối với gia súc (linoleic, linolenic) được protozoa nuốt và đưa xuống phần sau của đường tiêu hoá để cung cấp trực tiếp cho vật chủ, nếu không các axit béo này sẽ bị làm no hoá bởi vi khuẩn.
Tuy nhiên gần đây nhiều ý kiến cho rằng protozoa trong dạ cỏ có một số tác hại nhất định :
- Protozoa không có khả năng sử dụng NH3 như vi khuẩn. Nguồn nitơ đáp ứng nhu cầu của chúng là những mảnh protein thức ăn và vi khuẩn. Nhiều nghiên cứu cho thấy protozoa không thể xây dựng protein bản thân từ các amit được. Khi mật độ protozoa trong dạ cỏ cao thì một tỷ lệ lớn vi khuẩn bị protozoa thực bào. Mỗi protozoa có thể thực bào 600-700 vi khuẩn trong một giờ ở mật độ vi khuẩn 109/ml dịch dạ cỏ. Do có hiện tượng này mà protozoa đã làm giảm hiệu quả sử dụng protein nói chung. Protozoa cũng góp phần làm tăng nồng độ amoniac trong dạ cỏ do sự phân giải protein của chúng.
- Protozoa không tổng hợp được vitamin mà sử dụng vitamin từ thức ăn hay do vi khuẩn tạo nên nên làm giảm rất nhiều vitamin cho vật chủ.
Nấm (Fungi)
Nấm trong dạ cỏ thuộc loại yếm khí. Nấm là vi sinh vật đầu tiên xâm nhập và tiêu hoá thành phần cấu trúc thực vật bắt đầu từ bên trong. Những loài nấm được phân lập từ dạ cỏ cừu gồm: Neocallimastix frontalis, Piramonas communis và Sphaeromonas communis.
Chức năng của nấm trong dạ cỏ là:
- Mọc chồi phá vỡ cấu trúc thành tế bào thực vật, làm giảm độ bền chặt của cấu trúc này, góp phần làm tăng sự phá vỡ các mảnh thức ăn trong quá trình nhai lại. Sự phá vỡ này tạo điều kiện cho bacteria và men của chúng bám vào cấu trúc tế bào và tiếp tục quá trình phân giải xenluloza.
- Mặt khác, nấm cũng tiết ra các loại men tiêu hoá xơ. Phức hợp men tiêu hoá xơ của nấm dễ hoà tan hơn so với men của vi khuẩn. Chính vì thế nấm có khả năng tấn công các tiểu phần thức ăn cứng hơn và lên men chúng với tốc độ nhanh hơn so với vi khuẩn.
Như vậy sự có mặt của nấm giúp làm tăng tốc độ tiêu hoá xơ. Điều này đặc biệt có ý nghĩa đối với việc tiêu hoá thức ăn xơ thô bị lignin hoá.
Tác động tương hỗ của vi sinh vật trong dạ cỏ
Vi sinh vật dạ cỏ, cả ở thức ăn và ở biểu mô dạ cỏ, kết hợp với nhau trong quá trình tiêu hoá thức ăn, loài này phát triển trên sản phẩm của loài kia. Sự phối hợp này có tác dụng giải phóng sản phẩm phân giải cuối cùng của một loài nào đó, đồng thời tái sử dụng những yếu tố cần thiết cho loài sau. Ví dụ, vi khuẩn phân giải protein cung cấp amôniac, axit amin và isoaxit cho vi khuẩn phân giải xơ. Quá trình lên men dạ cỏ là liên tục và bao gồm nhiều loài tham gia.
Trong điều kiện bình thường giữa vi khuẩn và protozoa cũng có sự cộng sinh có lợi, đặc biệt là trong tiêu hoá xơ. Tiêu hoá xơ mạnh nhất khi có mặt cả vi khuẩn và protozoa. Một số vi khuẩn được protozoa nuốt vào có tác dụng lên men trong đó tốt hơn vì mỗi protozoa tạo ra một kiểu “dạ cỏ mini” với các điều kiện ổn định cho vi khuẩn hoạt động. Một số loài ciliate còn hấp thu ôxy từ dịch dạ cỏ giúp đảm bảo cho điều kiện yếm khí trong dạ cỏ được tốt hơn. Protozoa nuốt và tích trữ tinh bột, hạn chế tốc độ sinh axit lactic, hạn chế giảm pH đột ngột, nên có lợi cho vi khuẩn phân giải xơ.
Tuy nhiên giữa các nhóm vi khuẩn khác nhau cũng có sự cạnh tranh điều kiện sinh tồn của nhau. Chẳng hạn, khi gia súc ăn khẩu phần ăn giàu tinh bột nhưng nghèo protein thì số lượng vi khuẩn phân giải xenluloza sẽ giảm và do đó mà tỷ lệ tiêu hoá xơ thấp. Đó là vì sự có mặt của một lượng đáng kể tinh bột trong khẩu phần kích thích vi khuẩn phân giải bột đường phát triển nhanh nên sử dụng cạn kiệt những yếu tố dinh dưỡng quan trọng (như các loại khoáng, amoniac, axit amin, isoaxit) là những yếu tố cũng cần thiết cho vi khuẩn phân giải xơ vốn phát triển chậm hơn.
Liên quan giữa pH và hoạt lực của các nhóm VSV dạ cỏ
Mặt khác, tương tác tiêu cực giữa vi khuẩn phân giải bột đường và vi khuẩn phân giải xơ còn liên quan đến pH trong dạ cỏ (Sơ đồ 1-3). Chenost và Kayouli (1997) giải thích rằng quá trình phân giải chất xơ của khẩu phần diễn ra trong dạ cỏ có hiệu quả cao nhất khi pH dịch dạ cỏ >6,2, ngược lại quá trình phân giải tinh bột trong dạ cỏ có hiệu quả cao nhất khi pH <6,0. Tỷ lệ thức ăn tinh quá cao trong khẩu phần sẽ làm cho ABBH sản sinh ra nhanh, làm giảm pH dịch dạ cỏ và do đó mà ức chế hoạt động của vi khuẩn phân giải xơ.
Tác động tiêu cực cũng có thể thấy rõ giữa protozoa và vi khuẩn. Như đã trình bày ở trên, protozoa ăn và tiêu hoá vi khuẩn, do đó làm giảm tốc độ và hiệu quả chuyển hoá protein trong dạ cỏ. Với những loại thức ăn dễ tiêu hoá thì điều này không có ý nghĩa lớn, song đối với thức ăn nghèo N thì protozoa sẽ làm giảm hiệu quả sử dụng thức ăn nói chung. Loại bỏ protozoa khỏi dạ cỏ làm tăng số lượng vi khuẩn trong dạ cỏ. Thí nghiệm trên cừu cho thấy tỷ lệ tiêu hoá vật chất khô tăng 18% khi không có protozoa trong dạ cỏ (Preston và Leng, 1991).
Như vậy, cấu trúc khẩu phần ăn của động vật nhai lại có ảnh hưởng rất lớn đến sự tương tác của hệ VSV dạ cỏ. Khẩu phần giàu các chất dinh dưỡng không gây sự cạnh tranh giữa các nhóm VSV, mặt cộng sinh có lợi có xu thế biểu hiện rõ. Nhưng khẩu phần nghèo dinh dưỡng sẽ gây ra sự cạnh tranh gay gắt giữa các nhóm VSV, ức chế lẫn nhau, tạo khuynh hướng bất lợi cho quá trình lên men thức ăn nói chung.
Vai trò của vi sinh vật dạ cỏ đối với vật chủPhân giải gluxit
Gluxit của thức ăn được phân giải bởi VSV trong dạ cỏ. Quá trình phân giải này của VSV rất quan trọng bởi vì 60-90% gluxit (carbohydrat) của khẩu phần, kể cả vách tế bào thực vật, được lên men trong dạ cỏ .
Vách tế bào là thành phần quan trọng của thức ăn xơ thô được phân giải một phần bởi VSV nhờ có men phân giải xơ (xenlulaza) do chúng tiết ra. Quá trình phân giải các carbohydrat phức tạp sinh ra các đường đơn. Đối với gia súc dạ dày đơn thì đường đơn, như glucoza, là sản phẩm cuối cùng được hấp thu, nhưng đối với gia súc nhai lại thì đường đơn được VSV dạ cỏ lên men để tạo ra các ABBH. Phương trình tóm tắt mô tả sự lên men glucoza, sản phẩm trung gian của quá trình phân giải các gluxit phức tạp, để tạo các ABBH như sau:
- Axit axetic: C6H12O6 + 2H2O —-> 2CH3COOH + 2CO2 + 4H2
- Axit propionic: C6H12O6 + 2H2 ——> 2CH3CH2COOH + 2H2O
- Axit butyric: C6H12O6 ——-> CH3-CH2CH2COOH + 2CO2 + 2 H2
- Khí mê tan: m4H2 + CO2 ——-> CH4 + 2H2O
Như vậy, sản phẩm cuối cùng của sự lên men carbohydrat thức ăn bởi VSV dạ cỏ gồm: Các axit béo bay hơi, chủ yếu là a. axetic (C2), a.propyonic (C3), a. butyric (C4) và một lượng nhỏ các axit khác (izobytyric, valeric, izovaleric). Các ABBH này được hấp thu qua vách dạ cỏ vào máu và là nguồn năng lượng chính cho vật chủ. Chúng cung cấp khoảng 70-80% tổng số năng lượng được gia súc nhai lại hấp thu. Trong khi đó gia súc dạ dày đơn lấy năng lượng chủ yếu từ glucoza và lipit hấp thu ở ruột. Tỷ lệ giữa các ABBH phụ thuộc vào bản chất của các loại gluxit có trong khẩu phần.
Các ABBH được sinh ra trong dạ cỏ được cơ thể bò sữa sử dụng vào các mục đích khác nhau:
- Axít acetic (CH3COOH ) được bò sữa sử dụng chủ yếu để cung cấp năng lượng thông qua chu trình Creb sau khi được chuyển hoá thành axetyl-CoA. Nó cũng là nguyên liệu chính để sản xuất ra các loại mỡ, đặc biệt là mỡ sữa.
- Axít propionic (CH3CH2COOH ) chủ yếu được chuyển đến gan, tại đây nó được chuyển hoá thành đường glucoza. Từ gan glucoza sẽ được chuyển vào máu nhằm bảo đảm sự ổn định nồng độ glucoza huyết và tham gia vào trao đổi chung của cơ thể. Đường glucoza được bò sữa sử dụng chủ yếu làm nguồn năng lượng cho các hoạt động thần kinh, nuôi thai và hình thành đường lactoza trong sữa. Một phần nhỏ axit lactic sau khi hấp thu qua vách dạ cỏ được chuyển hoá ngay thành axit lactic và có thể được chuyển hoá tiếp thành glucoza và glycogen.
- Axít butyric(CH3CH2CH2COOH) được chuyển hoá thành bêta-hydroxybutyric khi đi qua vách dạ cỏ, sau đó được sử dụng như một nguồn năng lượng bởi một số mô bào, đặc biệt là cơ xương và cơ tim. Nó cũng có thể được chuyển hoá dễ dàng thành xeton và gây độc hại cho bò sữa khi có nồng độ hấp thu quá cao.
Hoạt động lên men gluxit của vi sinh vật dạ cỏ còn giải phóng ra một khối lượng khổng lồ các thể khí, chủ yếu là CO2 và CH4. Các thể khí này không được bò sữa lợi dụng, mà chúng đều được thải ra ngoài cơ thể thông qua phản xạ ợ hơi.
Chuyển hoá các hợp chất chứa nitơ
Các hợp chất chứa nitơ, bao gồm cả protein và phi protein, khi được ăn vào dạ cỏ sẽ bị VSV phân giải. Mức độ phân giải của chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đặc biệt là độ hoà tan. Các nguồn nitơ phi protein (NPN) trong thức ăn, như urê, hoà tan hoàn toàn và nhanh chóng phân giải thành amôniac.
Trong khi tất cả NPN được chuyển thành amoniac trong dạ cỏ, thì có một phần – nhiều hay ít tùy thuộc vào bản chất của thức ăn – protein thật của khẩu phần được VSV dạ cỏ phân giải thành amoniac. Amôniac trong dạ cỏ là yếu tố cần thiết cho sự tăng sinh của hầu hết các loài vi khuẩn trong dạ cỏ. Các vi khuẩn này sử dụng amôniac để tổng hợp nên axit amin của chúng. Nó được coi là nguồn nitơ chính cho nhiều loại vi khuẩn, đặc biệt là những vi khuẩn tiêu hoá xơ và tinh bột.
Sinh khối vi sinh vật sẽ đến dạ múi khế và ruột non theo khối dưỡng chấp. Tại đây một phần protein vi sinh vật này sẽ được tiêu hoá và hấp thu tương tự như đối với động vật dạ dày đơn. Trong sinh khối protein VSV có khoảng 80% là protein thật có chứa đầy đủ các axit amin không thay thế với tỷ lệ cân bằng. Protein thật của VSV được tiêu hoá khoảng 80-85% ở ruột.
Sơ đồ 1-5: Sự chuyển hoá các chất chứa nitơ trong dạ cỏ
Nhờ có VSV dạ cỏ mà gia súc nhai lại ít phụ thuộc vào chất lượng protein thô của thức ăn hơn là động vật dạ dày đơn bởi vì chúng có khả năng biến đổi các hợp chất chứa N đơn giản, như urê, thành protein có giá trị sinh học cao. Bởi vậy để thỏa mãn nhu cầu duy trì bình thường và nhu cầu sản xuất ở mức vừa phải thì không nhất thiết phải cho gia súc nhai lại ăn những nguồn protein có chất lượng cao, bởi vì hầu hết những protein này sẽ bị phân giải thành amôniac; thay vào đó amôniac có thể sinh ra từ những nguồn N đơn giản và rẻ tiền hơn. Khả năng này của VSV dạ cỏ có ý nghĩa kinh tế rất lớn đối với sản xuất vì thức ăn chứa protein thật đắt hơn nhiều so với các nguồn NPN.
Chuyển hoá lipit
Trong dạ cỏ có hai quá trình trao đổi mỡ có liên quan với nhau: phân giải lipit của thức ăn và tổng hợp mới lipit của VSV. Triaxylglycerol và galactolipit của thức ăn được phân giải và thuỷ phân bởi lipaza VSV. Glyexerol và galactoza được lên men ngay thành ABBH. Các axit béo giải phóng ra được trung hoà ở pH của dạ cỏ chủ yếu dưới dạng muối canxi có độ hoà tan thấp và bám vào bề mặt của vi khuẩn và các tiểu phần thức ăn. Chính vì thế tỷ lệ mỡ quá cao trong khẩu phần thường làm giảm khả năng tiêu hoá xơ ở dạ cỏ.
Trong dạ cỏ còn xảy ra quá trình hydrogen hoá và đồng phân hoá các axit béo không no. Các axit béo không no mạch dài (linoleic, linolenic) bị làm bão hoà (hydrogen hoá thành axit stearic) và sử dụng bởi một số vi khuẩn. Một số mạch nối đôi của các axit béo không no có thể không bị hydrogen hoá nhưng được chuyển từ dạng cis sang dạng trans bền vững hơn.
Các axit béo có mạch nối đôi dạng trans này có điểm nóng chảy cao hơn và hấp thu (ở ruột non) và chuyển vào mô mỡ làm cho mỡ của gia súc nhai lại có điểm nóng chảy cao.
Vi sinh vật dạ cỏ còn có khả năng tổng hợp lipit có chứa các axit béo lạ (có mạch nhánh và mạch lẻ) do sử dụng các ABBH có mạch nhánh và mạch lẻ được tạo ra trong dạ cỏ. Các axit này sẽ có mặt trong sữa và mỡ cơ thể của vật chủ.
Như vậy, lipit của VSV dạ cỏ là kết quả của việc biến đổi lipit của thức ăn và lipit được tổng hợp mới.
Khả năng tiêu hoá mỡ của VSV dạ cỏ rất hạn chế, cho nên khẩu phần nhiều mỡ sẽ cản trở tiêu hoá xơ và giảm thu nhận thức ăn. Tuy nhiên, đối với phụ phẩm xơ hàm lượng mỡ trong đó rất thấp nên dinh dưỡng của gia súc nhai lại ít chịu ảnh hưởng của tiêu hoá mỡ trong dạ cỏ.
Cung cấp vitamin
Một số nhóm VSV dạ cỏ có khả năng tổng hợp nên các loại viatmin nhóm B và vitamin K.
Giải độc
Nhiều bằng chứng cho thấy VSV dạ cỏ có khả năng thích nghi chống lại một số chất kháng dinh dưỡng. Nhờ khả năng giải độc này mà gia súc nhai lại, đặc biệt là dê, có thể ăn một số loại thức ăn mà gia súc dạ dày đơn ăn thường bị ngộ độc như lá sắn, hạt bông.
Nhận xét chung về tiêu hoá ở động vật nhai lại nhai lạiTác dụng tích cực của VSV dạ cỏ
Phân giải được chất xơ nên giảm cạnh tranh thức ăn với người và gia súc cũng như gia cầm khác.
- Sử dụng được NPN nên giảm nhu cầu protein thực trong khẩu phần (Sơ đồ 1-6).
- Nâng cấp chất lượng protein góp phần giảm nhu cầu axit amin không thay thế.
- Tổng hợp được một số vitamin (B, K) và do đó mà giảm cung cấp từ thức ăn.
- Giải độc nhờ VSV dạ cỏ nên gia súc nhai lại ăn được nhiều loại thức ăn.
Tác động tiêu cực của tiêu hoá dạ cỏ
- Làm mất mát năng lượng thức ăn do lên men (nhiệt, mêtan) và năng lượng mang dạ cỏ.
- Phân huỷ protein chất lượng cao gây lãng phí.
- Hydrrogen hoá một số axit béo không no quan trọng cần cho vật chủ.
- Khí mêtan sinh ra gây hiệu ứng nhà kính, ảnh hưởng xấu đến môi trường.
