ĐẠi hỌc huẾ - sdh.hueuni.edu.vnsdh.hueuni.edu.vn/attachments/article/1355/tomtatla.pdf ·...

1

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

2

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

1

GIỚI THIỆU

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Lợn là một trong những động vật quan trọng nhất đối với các hộ chăn nuôi quy

mô nhỏ ở vùng cao của Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào vì nó có thể được bán khi

cần tiền mặt để mua gạo và các thực phẩm khác, để trả học phí hoặc chi phí bệnh viện

cho người trong gia đình bị ốm và thịt lợn được sử dụng trong các nghi lễ truyền thống

của gia đình. Lợn có thể được nhốt trong một khu vực nhỏ, có thể thích ứng với nhiều

phụ phẩm nông nghiệp, nhà bếp và mang lại lợi nhuận đầu tư nhanh chóng (Steinfeld,

1998). Khoảng 75% hộ gia đình ở vùng cao trong nước đang nuôi lợn (FAO, 2017).

Nhìn chung, lợn bản địa chiếm khoảng 85,1% trong hệ thống chăn nuôi quy mô nhỏ

(DLF, 2017), chúng rất khỏe mạnh và có thể kiếm thức ăn cho chúng trong điều kiện tự

do, lợn bản địa được nuôi chủ yếu trong các hệ thống đầu tư thấp chủ yếu từ thức ăn tự

nhiên (Kennard, 1996; FLSP, 2002). Ở hầu hết các vùng của Lào, phụ phẩm nông

nghiệp, như cám gạo và cỏ tự nhiên là thức ăn chính cho lợn (ILRI 2002). Ở các vùng

nông thôn Lào, nơi hầu hết nông dân đang trồng lúa để bán, thức ăn cho lợn là cám gạo

cho ăn cùng với một lượng nhỏ thức ăn xanh. Do đó, cám gạo có sẵn ở hầu hết các hộ

nông dân nhưng 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 rất quan trọng

đối với sự thành công của hoạt động chăn nuôi lợn. Các vấn đề chính có thể xảy ra do

thức ăn chất lượng thấp dẫn đến kém ăn, tăng trưởng chậm, tỷ lệ chuyển đổi thức ăn

cao và tỷ lệ sống thấp do các vấn đề về chất lượng nguyên liệu, công thức thức ăn, công

nghệ chế biến, lưu trữ và quản lý thức ăn. Vấn đề chính là việc cung cấp protein như

đậu nành và bột cá nhưng lại không có sẵn ở các vùng nông thôn và đắt đỏ

(Phengsavanh và Stür., 2006).

Trồng sắn chủ yếu để lấy củ. Năng suất của củ sắn là khác nhau tùy thuộc vào

độ phì nhiêu của đất, hệ thống quản lý và tưới tiêu. Năng suất củ sắn có thể từ 10 đến

15 tấn / ha mà không cần đầu tư trên đất bị xói mòn (Howeler, 1991). Ở Lào, sắn

(Manihot esculenta Crantz) được gọi là ‘Man Ton’, hiện là cây trồng quan trọng thứ ba

ở Lào, sau lúa và ngô cho nông dân sản xuất nhỏ ở vùng cao. Gần đây, cây sắn đã trở

thành cây trồng quan trọng cho sử dụng trong nước hoặc xuất khẩu vì nó có thể được sử

dụng làm thực phẩm và thức ăn chăn nuôi cũng như chế biến công nghiệp thành tinh

bột (Bộ Nông nghiệp và Lâm nghiệp, 2013). Sắn đã trở thành cây trồng chính ở Lào,

chủ yếu là do xuất khẩu tinh bột được chiết xuất từ củ sắn. Có năm nhà máy tinh bột

sắn có tổng diện tích trồng sắn là 60.475 ha, cho năng suất trung bình của củ tươi là 27

tấn / ha. Sản lượng hàng năm là 1,6 triệu tấn (Bộ Nông nghiệp và Lâm nghiệp, 2013).

Các nông trại sắn không chỉ cần một nguồn thu nhập chính cho các hộ gia đình nông

thôn mà còn được sử dụng trong các khẩu phần ăn của lợn làm nguồn năng lượng vì củ

sắn có hàm lượng năng lượng cao (75 đến 85% carbohydrate hòa tan) nhưng protein

thô thấp (2 đến 3% CP). Củ sắn bao gồm carbohydrate tiêu hóa cao ở dạng tinh bột với

ít chất xơ (Kang và cs, 2015; Polyorach và cs, 2013). Lên men ở trạng thái rắn của củ

sắn là một công nghệ đầy hứa hẹn vì nó có khả năng nâng hàm lượng protein lên mức

cần thiết để cân bằng carbohydrate, do đó tạo ra thức ăn gần như hoàn chỉnh cho lợn

(Boonnop và cs, 2009). Sengxayalth và Preston, (2017a) đã báo cáo sự gia tăng protein

thực từ 2 đến 12% theo vật chất khô (VCK) của bột sắn. Vanhnasin và cộng sự,

2

(2016a) protein thực của củ sắn tăng từ 2 đến 7% trong chất khô (DM). Những phát

hiện tương tự đã được báo cáo bởi Balagopalan và cộng sự, (1988), họ đã phát triển

một quá trình lên men ở trạng thái rắn để làm giàu protein của bột sắn và chất thải của

nhà máy tinh bột sắn bằng nấm Trichoderma pseudokonigii rifai. Lên men bằng nấm

men, vi khuẩn đã được nghiên cứu để làm giảm các thành phần phi dinh dưỡng, làm

tăng giá trị dinh dưỡng của các sản phẩm phụ nông nghiệp (Okpako et al 2008;

Aderemi et al 2007; Trần Thị Thu Hồng và Nguyễn Văn Ca, 2013). Phosphate bổ sung

dẫn đến tăng sinh khối của nấm men và vi khuẩn (Papagianni et al 1999). Hữu và

Khammeng, (2014) đã báo cáo rằng khi thay thế ngô bằng bột sắn lên men có chứa

13% protein thô ( theo VCK), tỷ lệ tiêu hóa và tồn dư Nito tương tự như khẩu phần đối

chứng. Protein làm giàu từ củ sắn có thể cung cấp trong khẩu phần ăn của lợn tới 25

đến 28% protein trong khẩu phần ăn dựa trên bột sắn (hoặc củ sắn ủ), thay thế lá khoai

môn ủ (Vanhnsin và Preston, 2016b) hoặc bột đậu nành (Sengxayalth và Preston,

2017b). Cũng tương tự như tăng trưởng ở lợn được báo cáo bởi Phương và cộng sự,

(2013) đối với bột sắn được làm giàu từ 3 đến 5,5% protein thực khi sử dụng nấm

Aspergillus niger để ủ.

Thức ăn địa phương được sử dụng trong các hệ thống chăn nuôi nhỏ cho lợn

bao gồm phụ phẩm gạo, thức ăn từ cây trồng và các nguyên liệu từ thực vật xanh khác

nhau (ILRI 2002). Tuy nhiên, thức ăn địa phương có giá trị dinh dưỡng thấp. Phụ nữ

thường là những người chủ chốt trong việc này, theo thông lệ truyền thống, họ dành 2

đến 3 giờ mỗi ngày để thu thập và chuẩn bị thức ăn cho lợn (Trung tâm Nghiên cứu

Nông nghiệp Quốc tế Úc 2010). Nông dân có ít kiến thức về tối ưu hóa việc sử dụng

các nguồn thức ăn hiện có, tốc độ tăng trưởng của lợn chỉ 100 đến 120 g / ngày nếu phụ

thuộc vào thức ăn địa phương. Trong thức ăn hoàn chỉnh thương mại, các nguồn

protein phổ biến nhất là bột cá và bột đậu nành. Những thức ăn này cung cấp protein

chất lượng cao cho lợn, nhưng chúng được nhập khẩu và đắt tiền. Do giá cao, các

nguồn protein như vậy không thể được sử dụng bởi các hộ nông dân nghèo

(Phengsavanh và cs, 2010). Vì vậy, cải thiện giá trị dinh dưỡng dồi dào của thức ăn địa

phương trong vùng của họ, đặc biệt là ứng dụng lên men vi sinh vật, có thể cải thiện giá

trị dinh dưỡng của thức ăn địa phương và sử dụng làm thức ăn cho lợn địa phương ở

Lào, giúp giảm chi phí thức ăn và mang lại lợi ích kinh tế cho nông dân ở vùng nông

thôn.

2. MỤC TIÊU

Mục đích tổng thể của luận án này là cải thiện giá trị dinh dưỡng của củ sắn

bằng cách lên men với nấm (Saccharomyces cerevisiae), phụ gia Urea và di-ammonium

phosphate như là nguồn protein sử dụng trong khẩu phần của lợn Moo Lath. Mục tiêu

cụ thể là:

• Nghiên cứu giá trị dinh dưỡng của củ sắn bằng cách lên men với nấm

(Saccharomyces cerevisiae), phụ gia Urê và Di-ammonium phosphate

• Nghiên cứu yếu tố giới hạn trong quá trình tổng hợp protein thực từ protein

thô trong quá trình lên men của củ sắn

3

• Đánh giá việc sử dụng củ sắn đã làm giàu protein như là một phần thay thế

thân lá khoai môn ủ chua trong chế độ ăn có thân cây chuối – là khẩu phần cơ sở cho

lợn Moo Lath.

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

Có những điểm chính sau: (i) Chăn nuôi lợn ở Lào; (ii) nhu cầu về protein và axit amin

đối với lợn đang phát triển; (iii) thức ăn cho lợn ở Lào; (iv) phương pháp cải thiện giá

trị cho thức ăn chăn nuôi có hàm lượng protein thấp; và (v) sử dụng thức ăn thô xanh

cho lợn.

4

CHƯƠNG 2

CẢI THIỆN GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CỦA CỦ SẮN

(Manihot esculenta Crantz)

ĐẶT VẤN ĐỀ

Những vấn đề chính của chăn nuôi lợn quy mô nhỏ ở vùng cao của CHDCND

Lào là tỷ lệ chết của lợn con cao và tốc độ sinh trưởng thấp. Hầu hết tất cả các giống

lợn thuộc giống địa phương (Mou Lath), được quản lý trong các hệ thống bẩn và chịu

sự bất cập về thức ăn cả chất lượng và số lượng. Theo khảo sát của Phonepaseuth và

cs, (2010), hầu hết lợn con ở vùng cao có tốc độ sinh trưởng thấp (20-50 g / ngày) và tỷ

lệ chết cao (30-50%). Lợn cai sữa cần từ 5 đến 8 tháng để đạt trọng lượng sống từ 20

đến 30 kg.

Củ sắn bao gồm carbohydrate và do đó là nguồn năng lượng chủ yếu. Hàm

lượng tinh bột thay đổi từ 32 đến 35% khối lượng của củ tươi và 80 đến 90% khối

lượng củ khô (Montagnac et al., 2009). Hàm lượng protein là không đáng kể, từ 1 đến

3% chất khô (Buitrago, 1990).

Một cách để cải thiện hàm lượng protein trong thức ăn giàu carbohydrate là lên

men ở trạng thái rắn với nấm men (Araujo và cs, 2008; Hong và Ca, 2013). Quá trình

lên men của bột sắn với S. cerevisiae đã tăng mức protein từ 4,4% lên 10,9% theo VCK

và làm giảm hàm lượng xyanua (Oboh và Kindahunsi, 2005).

Lên men trạng thái rắn của củ sắn bằng urê và di-ammonium phosphate (DAP)

là một công nghệ đầy hứa hẹn vì nó có khả năng nâng hàm lượng protein lên mức cần

thiết để cân bằng carbohydrate, do đó tạo ra khẩu phần thức ăn gần như hoàn chỉnh cho

động vật như lợn và gia cầm (Boonnop và cs, 2009).

Thực tế, trong các nghiên cứu được báo cáo cho đến nay là không phải tất cả

các hợp chất nitơ được thêm vào (urê và DAP) đã được chuyển đổi thành protein thực,

mức độ không bao giờ vượt quá 50 đến 70% protein thô trong các thí nghiệm với củ

sắn lên men (Vanhnasin và Preston, 2016a) và bột củ sắn (Sengxayalth và cs, 2017a).

Nấm men không thể trực tiếp sử dụng urê mà trước tiên phải được thủy phân thành

amoniac bằng urease. Tuy nhiên, hoạt động của urease bị ức chế ở pH thấp (Kay và

Reid, 1934), giảm nhanh khi củ sắn được lên men.

THÍ NGHIỆM 1.

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Địa diểm

Thí nghiệm được thực hiện trong Phòng thí nghiệm của bộ môn Khoa học Động

vật, Khoa Nông nghiệp và Tài nguyên Rừng, Đại học Souphanouvong. Địa điểm này

5

nằm cách thành phố Luông Pha Băng, CHDCND Lào 7 km. Nhiệt độ trung bình hàng

ngày ở khu vực này tại thời điểm thí nghiệm là 27° C (khoảng 22-32 ° C).

Thiết kế thí nghiệm

Thí nghiệm được bố trí như một 2 * 3 * 4 yếu tố trong một thiết kế hoàn toàn

ngẫu nhiên (CRD) với 4 lần lặp trong từng giai đoạn.

Các nghiệm thức là:

Xử lý củ sắn

Hấp (ST) và không hấp (NST)

Di-ammonium phosphate DAP:

0, 1 đến 2% củ sắn dạng tươi

Quy trình

Thời gian (ngày)

Ngày 0, 3, 7 và 14

Hấp

Củ sắn được gọt vỏ và băm nhỏ bằng tay thành những miếng nhỏ (1-2 cm). Một

phần được hấp trong 30 phút trong một cái rổ tre đặt trên chảo chứa nước sôi. Thành

phần của các khối ủ đã tăng tỷ lệ DAP từ 0 đến 2% và cân bằng Nito trong mỗi nghiệm

thức bằng urê với lượng nấm men cố định là 3% để kiểm tra giá trị dinh dưỡng của củ

sắn sau khi lên men. Củ sắn hấp được lấy ra khỏi rổ tre để nguội trong 15 phút. Củ sắn

hấp và không hấp sau đó được trộn với urê, men (Saccharomyces cerevisiae) và DAP

(bảng 1). Tỷ lệ urê được thay đổi tùy theo mức độ DAP sao cho các khối ủ là cân bằng

nitơ. Các khối ủ sau đó được chuyển vào các rổ tre được phủ bằng lưới nhựa để cho

phép không khí vào tự do (ảnh 2) và lên men trong 14 ngày.

Bảng 1. Thành phần của khối ủ (theo VCK)

Nghiệm

thức Củ sắn, %

Nấm men,

% DAP#, % Urea, %

DAP-0 95 3 0 2

DAP-1 94.3 3 1 1.7

DAP-2 93.6 3 2 1.4

#Phosphorus 20%

Nấm men là saccharomyces cerevisiae đã được sử dụng trong thí nghiệm. Các

tế bào S. cerevisiae có hình tròn hoặc hình trứng, đường kính 5-10 mm. Nó sinh sản

bằng cách phân chia được gọi là đâm chồi (Feldmann và Horst, 2010). Di-ammonium

phosphate (DAP) chứa 16% N và 20% phốt pho (P); Urê có 46% Nito (theo VCK);

nấm men (S. cerevisiae) chứa 48,6% CP theo VCK.

6

Các chỉ tiêu theo dõi

Vào các ngày 0, 3, 7 và 14 mẫu được lấy từ các nghiệm thức. Có bốn lần lặp lại

trong mỗi giai đoạn của nghiệm thức (mẫu không lặp lại các phép đo trong từng giai

đoạn) và mẫu được phân tích các chỉ tiêu: VCK, Nito, chất hữu cơ và protein thực.

Trọng lượng tươi của khối ủ của mỗi nghiệm thức được cân tại mỗi khoảng thời gian để

xác định VCK trong quá trình lên men.

Phân tích hóa học

VCK, Nito và khoáng được phân tích theo phương pháp AOAC, (1990). Để ước

tính protein thực, 2 g mẫu tươi được cho vào bình Erlenmeyer 125ml với 50 ml nước

cất, để yên trong 30 phút, sau đó 10ml TCA (axit trichloracetic) được thêm vào và để

yên trong 20-30 phút nữa. Sau đó mẫu được lọc qua giấy Whatman # 4 bằng trọng lực.

Dịch lọc được loại bỏ và giấy lọc còn lại và chất nền lơ lửng được chuyển sang bình

kjeldahl để ước tính tổng lượng Nito. Chỉ tiêu protein thô và protein thực được thực

hiện trên mẫu tươi.

Phân tích thống kê

Số liệu được phân tích bằng tùy chọn Mô hình tuyến tính chung (GLM) trong

chương trình ANOVA của phần mềm Minitab, (2010) (phiên bản 16.0). Trong mô

hình, các nguồn của biến thể là các nghiệm thức, tương quan nghiệm thức và sai số

ngẫu nhiên. So sánh cặp Turkey được sử dụng để xác định sự khác biệt. Các mô hình

thống kê được sử dụng là:

Yijk = µ +ci +dj + tk + (c*d*t)ijk + eijk

Yijk là các biến phụ thuộc; µ: trung bình quần thể; ci là ảnh hưởng của củ sắn, dj là ảnh

hưởng của DAP; tk là ảnh hưởng của thời gian; (c*d*t)ijk là sự tương tác giữa ba yếu tố;

eijk là sai số ngẫu nhiên.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Hấp củ sắn trước khi lên men dường như có tác dụng (p = 0,67) đối với việc

chuyển đổi protein thô thành protein thực (bảng 2). Việc tăng tỷ lệ DAP từ 0 đến 2%

theo VCK đã làm tăng mức trung bình của protein thực của khối ủ từ 4,16 đến 5,85%

theo VCK (bảng 2). Tỷ lệ protein thực trong khối ủ tăng theo xu hướng đường cong

tuyến tính (R2 = 0,98) từ 2,3 đến 6,9% theo VCK khi thời gian lên men tăng từ 0 đến 14

ngày; protein thô là 10,5 theo VCK sau khi ủ và 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 cùng thời gian

(bảng 2; hình 1 và 2). Tuy nhiên, theo (Vanhnasin và Preston, 2016b) cho thấy VCK,

protein thô (CP) và protein thực (TP) của củ sắn được lên men (14 ngày) mà không có

cơ chất là VCK 29,5%, CP 3%, TP 1,5% nhưng hàm lượng của khoáng là cao (97%).

Bảng 2. Giá trị trung bình của VCK, chất hữu cơ (OM), protein thô; protein thực và

tỷ lệ TP / CP ở các giai đoạn khác nhau của quá trình lên men (% theo VCK)

VCK OM CP TP TP/CP

Hấp (ST)

7

ST 28.45 87.25 10.40 5.15 47.10

NST 30.34 87.58 10.37 4.90 48.09

SEM 0.344 0.929 0.068 0.039 1.540

p 0.008 0.812 0.806 0.004 0.665

DAP, % VCK

0 29.89 87.14 10.13b 4.16c 36.77b

1 29.52 87.78 10.53a 5.08b 50.05a

2 28.78 87.32 10.50a 5.85a 55.70a

SEM 0.422 1.138 0.084 0.047 1.887

p 0.247 0.921 0.025 <0.001 0.001

Thời gian (ngày)

0 29.6b 87.41 10.47 2.30d 24.59c

3 24.69c 85.71 10.46 4.43c 42.31b

7 29.34b 86.44 10.47 6.52b 59.76a

14 33.97a 90.09 10.14 6.87a 63.72a

SEM 0.487 1.314 0.097 0.055 2.179

p <0.001 0.199 0.121 <0.001 <0.001

abc

Các giá trị trung bình trong cùng một hàng có chữ cái khác nhau thì có sự

khác nhau có ý nghĩa thống kê p<0,05.

DAP: di-ammonium phosphate; VCK: vật chất khô, OM: chất hữu cơ, CP: protein

thô, TP: protein thực,

Các giá trị cuối cùng sau 14 ngày lên men được tăng từ 5,63 lên 8,33%. Tỷ lệ

protein thực so với protein thô tăng từ 46,56 lên 81,35 sau 14 ngày lên men (bảng 3).

Bảng 3. Ảnh hưởng của DAP đến hàm lượng protein thô, protein thực và tỷ lệ TP

/ CP sau 14 ngày lên men (% theo VCK)

DAP, % theo VCK

0 1 2 SEM p

CP 9.65 10.51 10.25 0.168 0.279

TP 5.63c 6.65b 8.33a 0.095 <0.001

TP/CP 46.56b 63.25ab 81.35a 3.773 0.049

abc



DAP: di-ammonium phosphate; VCK: vật chất khô, CP: protein thô, TP: protein

thực,

Thay đổi khối lượng khối ủ trong quá trình lên men

Khoảng 30% VCK ban đầu trong khối ủ đã được lên men vào ngày 14, tỷ lệ mất

mát cho thấy xu hướng cong tuyến tính theo thời gian, sự thay đổi lớn diễn ra trong 3

ngày đầu (bảng 4).

8

Bảng 4. Thay đổi khối lượng khối ủ tươi (FM) và vật chất khô (VCK) trong quá

trình lên men

Ngày FM, kg %VCK VCK, kg

0 1.00a 29.6b 0.29a

3 0.94a 24.7c 0.23b

7 0.79b 29.3b 0.23bc

14 0.62c 33.9a 0.21c

SEM 0.013 0.708 0.006

p <0.001 <0.001 <0.001

abc



Protein thô và chất hữu cơ g/kg VCK sau khi trộn khối ủ không thay đổi vào

cuối thời gian lên men (ngày 0 đến ngày 14). Tỷ lệ protein thực đã tăng từ 22,98 lên

69,51 từ 0 đến 14 ngày và có sự khác biệt giữa thời gian lên men (bảng 5).

Bảng 5. Thành phần hóa học (g/kg theo VCK)

Ngày OM CP TP

0 874.09 104.71 22.98a

3 857.10 104.60 44.32b

7 864.43 104.74 65.15c

14 900.86 101.36 69.51d

SEM 13.137 0.967 0.568

P 0.199 0.121 <0.001

abc



THÍ NGHIỆM 2.


Đại điểm:



nằm cách thành phố Luông Pha Băng, CHDCND Lào 7 km.

Thiết kể thí nghiệm

Phương pháp thí nghiệm được lặp đi lặp lại hấp củ sắn với 2% di-ammonium

phosphate (DAP) giống như trong thí nghiệm 1

9

Thiết kế thí nghiệm là sự sắp xếp 2 * 9 yếu tố trong một thiết kế hoàn toàn ngẫu

nhiên (CRD) với 2 nghiệm thức kết hợp và với 4 lần lặp lại mỗi giai đoạn. Khối ủ (theo

VCK) bao gồm 93,6% củ sắn, 3% men, 1,4% urê và 2% di-ammonium phosphate

(DAP) trong điều kiện hiếu khí và kỵ khí, được lên men trong 9 ngày (giai đoạn) (0, 3h,

1, 2, 3, 4, 5, 6 và 7 ngày).

Quy trình

Củ sắn được gọt vỏ và cắt thành miếng nhỏ (1-2 cm) và hấp trong 30 phút trong

một cái rổ tre đặt trên chảo chứa nước sôi. Sau đó, nó được làm nguội trong 15 phút

trước khi trộn với men (S. cerevisiae), urê và DAP (tất cả các thành phần này được sử

dụng cùng loại như thí nghiệm 1). Một nửa khối ủ chuyển vào rổ tre được phủ lưới

nhựa để cho không khí vào tự do và lên men trong 7 ngày (điều kiện hiếu khí). Phần

còn lại của khối ủ được đóng gói chặt vào túi nhựa 0,5 lít, đóng kín (điều kiện yếm khí)

và được bảo quản trong 7 ngày.

Các chỉ tiêu theo dõi

Mẫu được lấy từ mỗi nghiệm thức / lặp lại vào ngày 0 (3 giờ sau khi ủ), và sau

đó cứ sau 24 giờ cho đến khi kết thúc quá trình lên men để xác định pH, protein thô,

protein thực và amoniac.


pH của từng mẫu được đo bằng máy đo pH kỹ thuật số, phân tích amoniac bằng

phương pháp chưng cất hơi nước sau khi bổ sung natri hydroxit (AOAC, 1990). Protein

thô được phân tích bằng cách công phá kjeldahl bằng axit sulfuric sau đó chưng cất

theo phương pháp AOAC, (1990). Để ước tính protein thực , 2 g mẫu tươi được cho

vào bình Erlenmeyer 125ml với 50 ml nước cất, để yên trong 30 phút, sau đó 10ml

TCA (axit trichloroacetic) được thêm vào và cho để yên trong 20-30 phút nữa. Mẫu

được lọc qua giấy Whatman # 4 bằng trọng lực. Dịch lọc loại bỏ, giấy lọc còn lại và

mẫu lọc được chuyển sang bình kjeldahl để ước tính tổng lượng Nito.N- Urea được ước

tính bằng cách lấy protein-Nito thô trừ Nito-protein thực và Nito-ammonia. Các chỉ tiêu

protein thô, protein thật và amoniac được thực hiện trên các mẫu tươi.


Số liệu được phân tích bằng tùy chọn Mô hình tuyến tính chung (GLM) trong

chương trình ANOVA của phần mềm Minitab, (2010) (phiên bản 16.0). Trong mô

hình, các nguồn của biến thể là các nghiệm thức, tương quan nghiệm thức và sai số

ngẫu nhiên. So sánh cặp Turkey được sử dụng để xác định sự khác biệt; thời gian khi

giá trị P của F kiểm tra P <0,05. Các mô hình thống kê được sử dụng là:

Yij = µ +ai +tj + (a*t)ij + eij

Yij là các biến phụ thuộc; µ trung bình quần thể; ai là ảnh hưởng của điều kiện

(hiếu khí và kỵ khí); tj là ảnh hưởng của thời gian; (a*t)ij là sự tương tác giữa hai yếu

tố; eij là sai số ngẫu nhiên.

10


Thành phần hóa học của khối ủ

pH giảm theo thời gian lên men, theo xu hướng gần như tuyến tính, từ 5,8 ngay

sau khi ủ, xuống 5,47 trong 3h và xuống 3,43 sau 7 ngày (bảng 1). Tỷ lệ protein thô sau

khi trộn khối ủ với chất phụ gia là 10,35% theo VCK và không thay đổi trong 7 ngày

lên men. Tỷ lệ protein thực trong khối tăng từ 2,37 đến 6,97% theo VCK khi thời gian

lên men tăng từ 0 lên 7 ngày, do đó tỷ lệ giữa protein thực với protein thô tăng từ 22,95

lên 66,11 so với cùng thời gian (bảng 1). Không có sự khác biệt trong tất cả các chỉ tiêu

này giữa điều kiện hiếu khí và kỵ khí, ngoài xu hướng pH giảm nhanh hơn một chút

trong 4 ngày đầu tiên trong điều kiện yếm khí sau đó là tốc độ giảm chậm để đạt đến

mức gần như giá trị cuối cùng sau 7 ngày với điều kiện hiếu khí.

Bảng 1. Thay đổi độ pH, protein thô (CP), protein thực (TP) và amoniac trong củ sắn

lên men với nấm men, urê và DAP trong điều kiện hiếu khí hoặc kỵ khí

pH Ammonia CP TP TP/CP

Điều kiện

Kỵ khí 4.27 0.40 10.40 4.86 46.66

Hiếu khí 4.66 0.42 10.41 4.87 46.72

SEM 0.013 0.001 0.045 0.022 0.070

p <0.001 <0.001 0.792 0.773 0.537

Thời gian

(ngày)

0 5.83a 0.49a 10.35 2.37i 22.95i

3h 5.47b 0.48ab 10.26 3.21h 31.30h

1 4.87c 0.46b 10.55 3.74g 35.46g

2 4.64d 0.45c 10.47 4.23f 40.40f

3 4.32e 0.41d 10.29 5.08e 49.39e

4 4.11f 0.39e 10.55 5.54d 52.49d

5 3.90g 0.36f 10.35 6.14c 59.36c

6 3.63h 0.34g 10.29 6.46b 62.75b

7 3.43i 0.30h 10.55 6.97a 66.11a

SEM 0.027 0.003 0.096 0.046 0.148

p <0.001 <0.001 0.144 <0.001 <0.001

abc



pH: Power of/potential Hydrogen; CP: protein thô, TP: protein thực; p: probability;

SEM: sai số chuẩn của số trung bình; CP and TP (% theo VCK)

Tỷ lệ protein thực trong khối ủ sau quá trình lên men 7 ngày đã tăng gấp đôi từ

34 đến 62% tổng nitơ, và dường như là nguồn gốc từ amoniac (từ DAP) và từ urê (hình

3). Tuy nhiên, urê không được xác định trực tiếp mà được coi là nguồn Nito còn lại sau

khi trừ Nito-protein thực và Nito-ammonia khi kết thúc quá trình lên men. Hai câu hỏi

được trả lời là: i) Tại sao tất cả amoniac không được sử dụng cho sự phát triển của nấm

11

men?; và ii) tại sao urê không bị thủy phân hoàn toàn thành amoniac? Câu hỏi thứ hai

có lẽ có thể được giải thích là kết quả của sự giảm nhanh chóng pH, cơ chất ức chế hoạt

động của urease, hoạt động của nó bị giảm ở pH thấp (Kay và Reid, 1934).

Biểu đồ 3. Phân phối nitơ dưới dạng urê, amoniac và protein thực khi

bắt đầu và sau 7 ngày lên men

THẢO LUẬN

Sự gia tăng hàm lượng protein thực của củ sắn bằng cách lên men với nấm men,

urê và DAP đã được báo cáo từ một số nhà nghiên cứu. Lên men vỏ sắn bằng nuôi cấy

S. cerevisiae đã tăng hàm lượng protein từ 2,4% lên 14,1% ( Antai và Mbongo, (1994)).

Oboh và Kindahunsi, (2005) báo cáo rằng quá trình lên men bột sắn với S. cerevisiae

đã làm tăng mức protein từ 4,4% lên 10,9% theo VCK. Krisada và cs, (2009) đã thực

hiện một quá trình lên men tương tự với củ sắn tươi sử dụng urê và men. Protein thô

tăng từ 3,2 đến 21,1% theo VCK với 90% protein thô ở dạng protein thực. Phiny và cs,

(2012) lên men gạo tấm trong một hệ thống yếm khí chính là mô hình sản xuất rượu

gạo của nông dân. Sự khác biệt trong quy trình là bổ sung urê (1% của gạo) cũng như

men và không cần chưng cất. Hàm lượng protein thô được tăng từ 7% theo VCK trong

gạo lên 23% theo VCK sau khi lên men trong 3 ngày. Tỷ lệ protein thô và protein thực

không được xác định nhưng tốc độ tăng trưởng của lợn tăng 37% khi gạo làm giàu

protein được đưa vào khẩu phần ăn, cải thiện 16,5% về tốc độ sinh trưởng so với khẩu

phần được bổ sung bằng bột cá, chỉ ra rằng phần lớn sự gia tăng của protein thô là

protein thực sự. Manivanh và Preston, (2016) đã sử dụng củ sắn làm nguồn

carbohydrate, với sự kết hợp của DAP như một nguồn phốt pho với men và urê. Hàm

lượng protein thực của củ sắn đã tăng lên 14% trong theo VCK (từ 2,5% ở củ chưa lên

men) và tốc độ tăng trưởng của lợn Moo Lath đã tăng 46% so với khẩu phần ăn đối

chứng có protein từ lá, cuống lá môn được ủ).

Phốt pho là cần thiết cho sự sinh trưởng của tất cả các cơ thể sinh học, bao gồm

cả nấm men, do đó tăng 30% protein thực trong bột sắn lên men bằng cách tăng DAP

(20% phốt pho) từ 0 đến 2% (theo VCK). Dường như không có nghiên cứu nào có thể

12

so sánh về tác động của hàm lượng phốt pho trong việc làm giàu protein của tinh bột

với nấm men và urê.

Không có các hợp chất nitơ bổ sung như (urê và DAP) được chuyển đổi thành

protein thực, mức bổ sung không bao giờ vượt quá 50 đến 70% protein thô trong các thí

nghiệm với củ sắn lên men (Vanhnasin và Preston , 2016a) và bột củ sắn (Sengxayalth

và cs, 2017a). Khi giải quyết vấn đề này, từ thí nghiệm 1 đã tăng mức độ DAP lên 2%

khối ủ, giảm lượng urê xuống còn 1,2%. Điều này có tác dụng làm tăng hàm lượng

phốt pho trong khối ủ với sự tăng lên liên quan về tỷ lệ Nito được thêm vào dưới dạng

amoniac, thay thế Nito-urê. Sự gia tăng tuyến tính trong tỷ lệ giữa protein thực với

protein thô được cho là do hàm lượng phốt pho tăng lên, nhưng một giải thích khác có

thể là sự thay đổi một phần trong nguồn gốc của NPN được thêm vào - từ urê thành

amoniac. Nấm men không thể trực tiếp sử dụng urê mà trước tiên phải được thủy phân

thành amoniac bằng urease. Tuy nhiên, hoạt động của urease bị ức chế ở pH thấp (Kay

và Reid, 1934), giảm nhanh khi củ sắn được lên men.

KẾT LUẬN

Protein thực trong củ sắn tăng theo xu hướng tuyến tính (R2 = 0,98) từ 2,3 đến

6,87% theo VCK khi thời gian lên men tăng từ 0 ngày lên 14 ngày, tỷ lệ protein thực từ

protein thô tăng từ 24,6 lên 63,7 so với cùng thời điểm.

Tăng tỷ lệ DAP từ 0 đến 2% theo VCK, khối ủ đã tăng protein thực từ 5,6 lên

7,3 % sau 14 ngày lên men.

30% VCK ban đầu đã được lên men trong quá trình chuyển đổi một phần

carbohydrate ban đầu thành protein thực sau 14 ngày lên men

Hấp củ sắn trước khi lên men có tác dụng tích cực trong việc chuyển đổi protein

thô thành protein thật.

Độ pH giảm theo thời gian lên men, theo xu hướng gần như tuyến tính, từ 5,8

ngay sau khi ủ, xuống 5,4 trong 3 giờ và xuống còn 3,43 sau 7 ngày

Hàm lượng protein thô sau khi ủ với chất phụ gia là 10,35% theo VCK và

không thay đổi trong 7 ngày lên men.

Không có sự khác biệt giữa điều kiện hiếu khí và kỵ khí, ngoại trừ xu hướng pH

giảm nhanh hơn một chút trong 4 ngày đầu tiên trong điều kiện yếm khí sau đó là tốc

độ giảm chậm để đạt gần như cùng giá trị cuối cùng sau 7 ngày với điều kiện hiếu khí.

Có một đề nghị rằng sự chuyển đổi không hoàn toàn của N-ure và N-amoniac

thành protein nấm men là do sự thủy phân không hoàn toàn của urê thành amoniac do

tác dụng của urease bị ức chế vì giảm pH trong quá trình lên men.

CHƯƠNG 3

SỰ THAY THẾ CÂY MÔN (Colocasia esculenta) Ủ BẰNG CỦ SẮN ĐÃ ĐƯỢC

NÂNG CAO GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG PROTEIN TRONG KHẨU PHẦN CƠ

13

BẢN CÓ CHỨA THÂN CÂY CHUỐI (Musa sapientum Linn) CHO LỢN Ở

NÔNG HỘ NHỎ TẠI LÀO

TÓM TẮT

Một thí nghiệm sinh trưởng đã được thực hiện với 12 con lợn Moo Lath với

trọng lượng ban đầu trung bình 14,8 ± 1,89 kg bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên vào 4

nghiệm thức với ba lần lặp lại. Mục đích của nghiên cứu là xác định hiệu quả của việc

thay thế thân cây môn ủ chua (TS) bằng củ sắn đã được làm giàu protein (PECR) trong

khẩu phần ăn cơ bản có chứa thân cây chuối (BS). Lên men củ sắn tươi với men, urê và

di-ammonium phosphate (DAP) làm tăng hàm lượng protein thực trong củ sắn từ 2,5

đến 14,2% theo VCK. Có những kết quả tích cực về lượng ăn vào (theo VCK), tăng

khối lượng, giảm hệ số chuyển hóa thức ăn, khi tỷ lệ PECR trong khẩu phần ăn đã tăng

(từ 0 đến 15% theo VCK). Tóm lại việc thay thế ủ chua cây môn bằng PECR đã cải

thiện chất lượng khẩu phần ăn nói chung, dẫn đến lượng ăn vào, tốc độ sinh trưởng cao

hơn; hiệu quả sử dụng thức ăn, hiệu quả kinh tế tốt hơn.

Từ khóa: DAP, nấm men, urê, chuyển hóa thức ăn, tăng khối lượng

ĐẶT VẤN ĐỀ

Hầu hết lợn ở khu vực nông thôn của CHDCND Lào được nuôi theo truyền

thống, đầu vào thấp, theo phương thức tự do và bán tự do, lợn nhặt ăn tự do quanh năm

hoặc sau khi các vụ mùa chính được thu hoạch (Phengsavanh và cs, 2010). Nguồn thức

ăn chính là phụ phẩm nông nghiệp, rau và cỏ dại mọc trong rừng, dọc theo bờ suối và

trong các khu vực trồng trọt. Những nguồn thức ăn này dễ bị hỏng do thay đổi thời tiết

theo mùa và trong mùa khô thì thức ăn luôn thiếu. Do đó, một trong những hạn chế

chính đối với chăn nuôi lợn trong các hệ thống sản xuất nhỏ này là thiếu thức ăn. Ngoài

sự thiếu hụt thức ăn này, các bệnh truyền nhiễm cũng là một vấn đề làm hạn chế sức

sản suất (Conlan và cs, 2008; Phengsavanh và Stur, 2006; Thorne, 2005).

Ở Lào cũng như ở hầu hết các nước nhiệt đới, cây trồng được trồng rộng rãi

nhất là nguồn carbohydrate chủ yếu (ví dụ: gạo, mía, sắn). Một số ít cây trồng là đặc

biệt như là nguồn protein. Do đó, thức ăn giàu protein như bột đậu nành được nhập

khẩu để tạo ra chế độ ăn cân bằng cho vật nuôi, đặc biệt là lợn và gia cầm. Một cách

tiếp cận khác đã được một số tác giả nghiên cứu là lên men trạng thái rắn của các sản

phẩm phụ giàu carbohydrate từ các loại cây trồng này bằng cách sử dụng kết hợp nấm

và nấm men (Phiny và cs, 2012; Phong và cs, 2013; Khempaka và cs, 2011; Hong và

Ca, 2015) để làm giàu hàm lượng protein.

Mục đích của nghiên cứu được báo cáo trong bài báo này là áp dụng kỹ thuật

làm giàu protein để nâng cao hàm lượng protein của củ sắn và đánh giá việc sử dụng

sản phẩm này như là một phần thay thế của khoai môn ủ chua trong khẩu phần ăn cơ

bản có thân cây chuối cho lợn Moo Lath


Đại điểm:

14



nằm cách thành phố Luông Pha Băng, CHDCND Lào 7 km.

Thiết kế thí nghiệm, nghiệm thức và quản lý

Làm giàu protein củ sắn

Củ sắn (60 kg) được gọt vỏ và băm nhỏ bằng tay thành những miếng nhỏ (1-2

cm), và hấp trong 30 phút. Dùng một thùng thép 20 lít để hấp. Cái này có một sàn giả

bằng các dải tre được đỡ bằng những tấm gỗ 30cm cao hơn đế thùng. Không gian bên

dưới dải tre chứa nước được duy trì ở điểm sôi bởi lửa cháy từ gỗ bên dưới thùng.

Củ sắn hấp được lấy ra khỏi thùng và làm nguội trong 15 phút (94,2%) sau đó

trộn với 0,8% urê, 3% di-ammonium phosphate (DAP) và men 2% (S. cerevisiae) theo

VCK (tất cả các thành phần đã được sử dụng cùng loại như thí nghiệm 1 và 2). Khối ủ

sau đó được chuyển vào các rổ tre được phủ bằng lưới nhựa để cho phép không khí vào

tự do (ảnh 5). Trong mỗi 3 ngày liên tiếp, khối ủ trong rổ được xới để tất cả các chỗ của

khối ủ được tiếp xúc với không khí. Sau bảy ngày, củ sắn giàu protein đã được cho lợn

ăn.

Ủ môn và thân cây chuối

Lá và cuống lá môn (Colocasia esculenta) được thu thập từ các khu vực xung

quanh trường Đại học và được cắt thành từng miếng nhỏ (dài 2-3 cm). Chúng được làm

héo trong 24 giờ để giảm nước và sau đó được ủ trong túi nilon 50 lít không có phụ gia

trong 14 ngày. Thân cây chuối được mua từ một ngôi làng gần đó. Chúng được cắt

bằng tay thành từng miếng nhỏ và ủ trong các thùng nhựa PVC 200 lít trong 14 ngày.


Thí nghiệm được thiết kế hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD) với 4 nghiệm thức và 3

lần lặp lại.

Các nghiệm thức riêng lẻ là các tỷ lệ củ sắn giàu protein (PECR) khác nhau

(theo VCK) thay thế cho môn ủ chua (TS) với tỷ lệ không đổi của thân chuối (BS):

• PECR0: 60% Môn ủ chua (TS) + 40% thân cây chuối (BS)

• PECR5: 55% Môn ủ chua (TS) + 40% thân cây chuối (BS) + 5% củ sắn làm giàu

protein (PECR)

• PECR10: 50% TS + 40% BS + 10% PECR

• PECR15: 45% TS +40% BS + 15% PECR

12 con lợn Moo Lath có trọng lượng cơ thể trung bình là 14,8 ± 1,89 kg (8 con

đực; 4 con cái) được mua từ một trang trại lợn ở tỉnh Luông prabang. Lợn đã được tiêm

vắc-xin phòng bệnh dịch tả và điều trị giun tròn bằng ivermectin (1ml / 20kg LW),

trước khi bắt đầu thí nghiệm. Lợn được nhốt trong các ô chuồng riêng lẻ (chiều rộng

1m và chiều dài 1,2m) được làm từ vật liệu địa phương. Lợn được cung cấp nước và

thích nghi với ô chuồng và thức ăn trong một tuần trước khi bắt đầu thí nghiệm. Thí

nghiệm kéo dài 90 ngày.

Các thành phần của khẩu ăn được trộn đều và cung cấp cho lợn hai lần mỗi

15

ngày vào lúc 6:30 sáng và 5:00 chiều, số lượng được cung cấp 40g VCK / kg trọng

lượng sống.

Thu thập số liệu

Lợn được cân vào buổi sáng trước khi cho ăn, cứ sau 15 ngày cân 1 lần kể từ

khi bắt đầu thử nghiệm. Tăng khối lượng được xác định hồi quy tuyến tính vào những

ngày thí nghiệm. Thức ăn cung cấp và từ dư thừa được ghi chép hàng ngày, mẫu thức

ăn được lưu trữ trong tủ lạnh ở 4 ° C trước khi phân tích DM, N và khoáng.


Các chỉ tiêu VCK, Nito và chất hữu cơ (OM) của mẫu thức ăn dư được xác định

theo phương pháp AOAC (1990). Protein thực chỉ được phân tích cho mẫu PECR, nó

được xác định bằng cách xử lý trước các mẫu bằng axit Trichlor-acetic (TCA) trước khi

ước tính N.


Số liệu về thức ăn ăn vào, trọng lượng sống được phân tích bằng Mô hình tuyến

tính chung (GLM) trong chương trình ANOVA của phần mềm Minitab (2010) (phiên

bản 16.0). Nguồn của các biến thể là các nghiệm thức và sai số.

Mô hình thống kê đã được sử dụng: Yij = + i + eij

Yij là biến phụ thuộc; µ là giá trị trung bình; i = ảnh hưởng của nghiệm thức

(i=1-4); eij là sai số ngẫu nhiên


Thành phần hóa học

Sau khi lên men 7 ngày, giá trị protein thô và protein thực là 16,7 và 14,2%

(tính theo VCK). Mức độ protein thô trong thân chuối rất thấp (bảng1).

Bảng 1. Thành phần hóa học của các thành phần thức ăn (% theo VCK, ngoại trừ

VCK là theo dạng tươi)

VCK N*6.25 OM Protein thực

Môn ủ 26 15.8 81.9 -

Thân cây chuối 7.5 4.6 92.8 -

Củ sắn đã làm giàu protein 26.5 16.70 98.4 14.2

Lượng ăn vào, tốc độ sinh trưởng và hệ chuyển hóa thức ăn

Lượng VCK tăng tuyến tính với sự gia tăng mức độ củ sắn giàu protein (Bảng 2).

16

Bảng 2. Giá trị trung bình của lượng ăn vào theoVCK (g / ngày) của lợn được cho ăn

môn ủ chua (TS) và thân chuối (BT) bổ sung với củ sắn làm giàu protein (PECR)

PECR0 PECR5 PECR10 PECR15 SEM p

DM intake, g/day

PECR 0 43 90 127 - -

TS 431 435 388 383 - -

BS 301 332 335 345 - -

Total 732c 810b 813b 854a 4.599 <0.001

g VCK/kg TL sống 39.9b 40.5b 41.1ab 42.4a 0.492 0.002

abc



Tăng khối lượng của lợn (Bảng 3) đã tăng 46% theo xu hướng tuyến tính (Hình

2) do củ sắn giàu protein được tăng từ 0 đến 15% khẩu phần. Hệ số chuyển hóa thức ăn

cũng theo xu hướng tương tự khi tỷ lệ củ sắn giàu protein trong khẩu ăn được tăng lên

(Hình 3).

Bảng 3. Sinh trưởng của lợn trong thí nghiệm

Khối lượng sống,

kg

PECR0 PECR5 PECR10 PECR15

SEM p

KL bắt đầu 14.5 15.3 14.8 14.5 1.35 0.966

KL kết thúc 25.0 27.4 28.1 28.9 1.41 0.302

Tăng trọng hàng

ngày (g/ngày) 125d 150c 167b 183a 2.68 <0.001

Lượng ăn vào,

g/ngày( VCK) 732c 810b 813b 854a 4.60 <0.001

FCR (VCK) 5.9a 5.4ab 4.9b 4.7b 0.218 0.017

abc

Các giá trị trung bình trong cùng một hàng có chữ cái khác nhau thì có sự khác

nhau có ý nghĩa thống kê p<0,05.

Hiệu quả kinh tế

Chi phí thức ăn và hiệu quả kinh tế của các nghiệm thức thí nghiệm được thể

hiện lần lượt trong bảng 4 và 5. Chi phí thức ăn/kg VCK là thấp hơn nghiệm thức

17

PECR0, mặc dù sự khác biệt giữa các khẩu phần ăn là nhỏ. Tuy nhiên, do hệ số chuyển

hóa thức ăn của 2 nghiệm thức PECR15 và PECR10 là thấp nhất trong (tương ứng 4,7

và 4,9 kg VCK/ kg thức ăn), chi phí thức ăn/kg tăng trọng của các nghiệm thức

PECR15 và PECR10 là thấp nhất (15,505 và 15,618 kip/kg khối lượng tăng) và cao

nhất ở nghiệm thức PECR0 (tăng 16.426 kip/kg).

Bảng 4. Chi phí cho thức ăn (LAK)

Thức ăn Kip/kg thức ăn Kip/kg VCK

Môn ủ 550 2,115

Thân cây chuối 250 3,333

Củ sắn 1,000 3,774

DAP 15,000 15,000

Urea 15,000 15,000

Nấm men 35,000 35,000

PECR# - 4,111

LAK = Lao Kip,: 8,569 = 1 USD;

#PECR: Củ sắn làm giàu protein được tính giá bao gồm DAP, urê và nấm

men

Bảng 5. Hiệu quả kinh tế của nghiệm thức thí nghiệm (LAK)

Chỉ tiêu PECR0 PECR5 PECR10 PECR15 SEM p

Số ngày thí nghiệm 90 90 90 90 - -

Tăng KL, kg 10.5c 12.1b 13.3a 14.4a 0.255 <0.001

Thức ăn ăn

vào/ngày 0.733c 0.81b 0.813b 0.854a 0.005 <0.001

FCR kg VCK/kg 5.9a 5.4ab 4.9b 4.7b 0.219 0.017

Chi phí thức ăn/kg 2,614 2,721 2,838 2,904 - -

Chi phí TĂ/kg tăng

KL 16,426 16,391 15,618 15,505 - -

LAK = Lao Kip,: 8,569 = 1 USD;

THẢO LUẬN

Sự gia tăng hàm lượng protein thực của củ sắn bằng cách lên men với nấm men,

urê và DAP tương đồng với phát hiện của nhiều nhà nghiên cứu. Krisada và cs, (2009)

đã nghiên cứu một quá trình lên men tương tự với củ sắn tươi sử dụng urê và men.

Protein thô tăng từ 3,2 đến 21,1% theo VCK với 90% protein thô ở dạng protein thực.

Lên men vỏ sắn bằng nuôi cấy S. cerevisiae thuần đã làm tăng hàm lượng protein từ

2,4% lên 14,1% (Antai và Mbongo, 1994). Oboh và Kindahunsi, (2005) đã báo cáo

18

rằng quá trình lên men bột sắn với S. cerevisiae đã làm tăng mức protein từ 4,4% lên

10,9% theo VCK.

Tăng tốc độ sinh trưởng (46%) bằng cách thay thế môn ủ chua bằng củ sắn giàu

protein là tương đương với (32%) được báo cáo trong một thí nghiệm trước đó

(Manivanh và Preston, 2015). Hệ số chuyển hóa thức ăn theo VCK trong thí nghiệm

hiện tại (4.7) cũng tốt hơn so với hệ số chuyển hóa thức ăn theo VCK của Manivanh và

Preston, (2016) là (5.7). Hang và cs, 2015 đã chỉ ra rằng cải thiện sinh trưởng cho lợn

bằng cách thay thế môn ủ bằng củ sắn được làm giàu protein có thể là một phản ánh về

giá trị năng lượng cao hơn (xơ thô theo VCK trong củ sắn là 3,7% so với 11% xơ thô

trong môn ủ).

Chi phí thức ăn ở khẩu phần ăn PECR15 là thấp nhất chứng tỏ rằng việc thay

thế môn ủ chua (Colocasia esculenta) bằng củ sắn giàu protein là mang lại hiệu quả

kinh tế nhất cho nông dân sản xuất quy mô nhỏ.

KẾT LUẬN

Có tuyến tính tích cực về lượng ăn vào, tăng khối lượng, hệ số chuyển hóa thức

ăn khi dùng củ sắn giàu protein thay thế một phần thức ăn môn ủ chua trong

khẩu ăn cơ bản có thân cây chuối được dùng nuôi lợn Moo Lath.

Việc sử dụng các nguồn thức ăn rẻ tiền, sẵn có tại địa phương, chẳng hạn như

củ sắn có thể cải thiện giá trị dinh dưỡng bằng cách lên men với nấm men, urê

và di-ammonium phosphate (DAP) từ 2,5% đến 14,2%, có khả năng cải thiện

hiệu quả kinh tế chăn nuôi lợn ở Lào.

CHƯƠNG 4

TỶ LỆ TIÊU HÓA BIỂU KIẾN VÀ NITO DUY TRÌ Ở LỢN THỊT MOO LATH

ĐƯỢC ĂN KHẨU PHẦN ĂN THAY THẾ MÔN Ủ (Colocasia esculenta) BẰNG

CỦ SẮN (Manihot esculenta Crantz) LÀM GIÀU PROTEIN

TÓM TẮT

4 con lợn đực đã thiến (lợn Moo Lath), nặng trung bình 15 kg được bố trí ngẫu

nhiên với 4 khẩu phần trong thiết kế vuông 4 * 4 Latin, để nghiên cứu ảnh hưởng đến

lượng ăn vào, khả năng tiêu hóa và nito duy trì, tỷ lệ của củ sắn giàu protein (PECR) là

0, 25, 50 và 75% kết hợp với môn ủ 80, 55, 30 và 5% với tỷ lện không đổi của thân

chuối là 20% (Tất cả trên theo VCK)

Làm giàu protein của củ sắn (PECR) bằng cách lên men bằng urê, diamonium

phosphate và nấm men, PECR ở mức 25% trong khẩu phần ăn có củ sắn, lá môn ủ và

thân cây chuối đã tăng lượng thức ăn ăn vào, tỷ lệ tiêu hóa và duy trì N ở lợn Moo Lath

bản địa. Các chỉ tiêu này đã giảm tuyến tính khi tỷ lệ PECR là 50% và 75% trong khẩu

phần ăn. (i) Lợi ích từ khẩu phần ăn 25% PECR có thể hàm lượng men sống của nó đáp

ứng, khả năng khác có thể là việc cung cấp vitamin của phức hợp từ quá trình lên men

19

củ sắn; và (ii) các kết quả cung cấp bằng chứng xác thực rằng lợn có thể sử dụng một

lượng nhỏ NPN được tái chế vào khối ủ để tổng hợp vi sinh vật thành axit amin.

Từ khóa: thân cây chuối, diammonium phosphate, men vi sinh, lên men trạng thái rắn,

urê,nấm men

ĐẶT VẤN ĐỀ

Rất nhiều thí nghiệm đã được thực hiện gần đây tại Lào (Manivanh và Preston,

2015; Manivanh và Preston, 2016; Manivanh và cs, 2018; Sengxayalth và Preston,

2017a; Vanhnasin và Preston, 2016) với mục đích xác định tiềm năng của quá trình lên

men ở trạng thái rắn như một phương pháp nâng cao giá trị dinh dưỡng của củ sắn và

bột sắn là khẩu ăn cho lợn (lợn Moo Lath ở Lào và lợn Mông Cái ở Việt Nam).

Kết quả của các thí nghiệm này cho thấy việc lên men củ sắn tươi hoặc bột sắn

với sự kết hợp của urê (1-2%), DAP (1-2%) và men (3%) trong khoảng thời gian từ 5

đến 10 ngày thì protein thực tăng 7-8% (theo VCK) chiếm khoảng 60% tổng lượng

protein thô có nguồn gốc từ urê, DAP và men. Vẫn chưa thể vượt quá tỷ lệ protein thực

này bằng các quy trình như: hấp trước nguồn tinh bột hoặc lên men trong điều kiện yếm

khí, hiếu khí. Bản chất của khoảng 30% nitơ phi protein còn lại chưa được xác định. Số

liệu được trình bày bởi Manivanh và cs, (2018) cho thấy hàm lượng amoniac là tối

thiểu. Các tác giả này đã đưa ra giả thuyết rằng NPN còn lại nó vẫn có thể ở dạng urê,

quá trình thủy phân bởi urease có thể bị giảm do sự giảm pH nhanh chóng khi bắt đầu

lên men.

Mặc dù hạn chế rõ ràng là có khoảng 30 - 40% nitơ ở dạng phi protein, đã có

kết quả tích cực khi bột sắn hoặc củ sắn đã làm giàu protein được cho lợn ăn ở mức độ

để cung cấp khoảng 25% protein thay thế protein từ lá môn (Manivanh và Preston,

2015; Vanhnasin và cs, 2016; Sengxayalth và Preston, (2017b). Ở mức vượt quá 25%

protein khẩu phần ăn, tốc độ sinh trưởng bị giảm nhẹ khi PECR thay thế một nguồn

protein cân bằng (ví dụ : lá môn ủ) nhưng giảm xuống rất ít khi duy trì khẩu ăn bao

gồm 75% PECR và 25% củ sắn ủ- một khẩu phần ăn trong đó protein là từ PECR

(Sengxayalth và Preston, 2017b).

Thí nghiệm sau đây được thiết kế để tạo ra nhiều thông tin hơn về tác động của

việc tăng mức độ PECR trong khẩu ăn thay thế sự kết hợp giữa lá môn và thân cây

chuối trong khẩu phần ăn của lợn Moo Lath.


Đại điểm: Thí nghiệm được thực hiện tại khu vực thí nghiệm của Đại học

Souphanouvong (SU), thuộc tỉnh Luông Pha Băng, CHDCND Lào.


Bốn nghiệm thức được so sánh theo cách bố trí ô vuông Latin 4 * 4 với 4 con

lợn và 4 giai đoạn. Các nghiệm thức (theo VCK) là:

PECR0: Môn ủ (TS) 80% + thân cây chuối (BS) 20%

20

PECR25: TS 55% + BS 20% + củ sắn làm giàu protein 25%



Thời gian của thí nghiệm là 48 ngày với 4 giai đoạn trong 12 ngày, 7 ngày đầu

tiên để thích nghi sau đó 5 ngày để thu thập số liệu (thức ăn dư, phân và nước tiểu).

Động vật và chuồng nuôi

Thí nghiệm được sử dụng bốn con lợn địa phương đã thiến (lợn Moo Lath), với

trọng lượng sống trung bình 15 kg được nhốt trong các lồng làm bằng tre, được thiết kế

để tách phân và nước tiểu.

Khẩu phần thí nghiệm

Lá môn (lá và cuống lá) được thu hoạch từ các ao trong khuôn viên trường đại

học. Môn được cắt nhỏ, làm héo trong 8 giờ để giảm nước và sau đó được ủ trong 14

ngày trước khi bắt đầu thí nghiệm.

Làm giàu protein từ củ sắn được xử lý theo phương pháp tương tự như thí

nghiệm 3 (chương 3) và thành phần được phối trộn từ nghiệm thức tốt nhất của thí

nghiệm 1 (chương 2), thành phần là: men (3%), urê (1.4 %) và di-amoni photphat

(DAP) 2%. Đối với urê, nấm men và DAP được sử dụng giống như thí nghiệm 1, 2 và

3. Hỗn hợp này sau đó được cho lên men trong túi nhựa kín trong 7 ngày trước khi cho

lợn ăn.

Thân cây chuối xử lý theo phương pháp tương tự như thí nghiệm 3 (chương 3)

trước khi cho động vật ăn.

Lợn được cho ăn hai lần mỗi ngày (8:00 sáng và 4:00 chiều). Ba thành phần

được trộn với. Thức ăn được cung cấp tối đa dưới sự giám sát cẩn thận lượng ăn vào để

giảm thiểu lượng dư thừa. Nước uống được cung cấp thường xuyên qua núm uống cố

định.

Các chỉ tiêu theo dõi và thu thập số liệu

Lợn được cân vào buổi sáng trước khi bắt đầu mỗi giai đoạn và ngày kết thúc

thí nghiệm của giai đoạn cuối cùng. Thức ăn được cung cấp và dư thừa được ghi chép

hàng ngày. Các mẫu thức ăn được cung cấp và dư thừa được lấy hàng ngày và được

phân loại cho đến cuối mỗi giai đoạn sau chúng được trộn lẫn theo mẫu để phân tích

VCK, khoáng và Nito. Phân và nước tiểu được thu thập hàng ngày. Mỗi ngày 20 ml

H2SO4 15% được thêm vào hộp đựng nước tiểu để duy trì độ pH của nước tiểu dưới

4.0. Phân được lưu trữ ở 4°C cho đến cuối mỗi giai đoạn sau đó chúng được trộn lẫn để

phân tích VCK, khoáng và Nito. Mẫu nước tiểu được lấy hàng ngày và được lưu trữ ở 4

° C cho đến khi kết thúc mỗi giai đoạn sau đó các mẫu được trộn để phân tích Nito.

Các chỉ tiêu được phân tích theo phương pháp AOAC, (1990) bao gồm: vật chất

khô, khoáng và Nito trong thức ăn, trong phân; N trong nước tiểu; và protein thực sau

khi phản ứng mẫu với axit trichloro-acetic.

21


Dữ liệu được phân tích với quy trình mô hình tuyến tính chung (GLM) cho các

nghiệm thức lặp đi lặp lại trong phần mềm SAS (SAS, 2010), dưới dạng thiết kế ô

vuông Latin. Các chỉ tiêu lặp đi lặp lại là dữ liệu cho 5 ngày liên tiếp thu thập số liệu

trong mỗi giai đoạn.

Mô hình thống kê là: Yijk = μ + Ti + Cj+ R (k) + time + time (pen) + eijk

Yijk = Biến phụ thuộc; μ = giá trị trung bình; Ti = ảnh hưởng của nghiệm thức

(i=1-4), Cj = ảnh hưởng của giai đoạn (j=1-4); R (k) = ảnh hưởng của ô chuồng; ảnh

hưởng của thời gian (l=1-5); ảnh hưởng của ô chuồng và thời gian, eijk = sai số ngẫu

nhiên(b).


Thành phần hóa học

Protein thực trong PECR chiếm 53% protein thô (bảng 1), tương tự như báo cáo của

Manivanh và cs, (2016), Sengxayalth và Preston, (2017a); Vanhnasin và Preston,

(2016).

Bảng 1. Thành phần hóa học của các thành phần thức ăn (% theo VCK, ngoại

trừ VCK là trên cơ sở dạng tươi)

VCK N*6.25 Chất hữu

cơ Protein thực

Môn ủ 25.6 15.3 83.4 -

Thân cây chuối 8.2 4.3 93.1 -

PECR 28.4 13.7 98.4 7.3

Thức ăn ăn vào

Lượng VCK hàng ngày theo xu hướng đường cong tuyến tính (y = -56,4x2 +

276x + 366; R² = 0,70) tăng lên tối đa khi tỷ lệ PECR tăng từ 0 đến 25% sau đó giảm

dần với tỷ lệ PECR cao hơn (bảng 2). Là một chức năng của trọng lượng sống, thức ăn

ăn vào cao (33 đến 44 g VCK / kg trọng lượng sống).

Bảng 2. Giá trị trung bình của lượng ăn vào của lợn được cho ăn củ sắn làm giàu

protein (PECR) thay thế thức ăn ủ chua môn với tỷ lệ không đổi của thân cây chuối


TĂ ăn vào, g/ngày

PECR 0 180 307 422 6.13

Môn ủ 429 381 177 25 5.29

Thân cây

chuối 140 180 154 137 3.25

Tổng 569c 741a 639b 585c 13.5 <0.001

g/kg KL

sống 33c 44a 38b 35c 0.531 <0.001

22

abc



Tiêu hóa biểu kiến

Xu hướng của đường cong khả năng tiêu hóa VCK tương tự như đối với lượng

ăn vào (bảng 3; hình 2) và tăng hệ số chuyển hóa thức ăn khi PECR thay thế lá môn ủ ở

mức 25% sau đó giảm dần với mức độ thay thế bằng PECR. Tuy nhiên, giảm protein là

một xu hướng tiêu cực khi thay thế toàn lá khoai môn ủ bằng PECR. Trong khi chất

hữu cơ cao nhất trong khẩu phần PECR 25% và khác nhau giữa các nghiệm thức (p =

0,003).

Bảng 3. Tỷ lệ tiêu hóa biểu kiến (%) của khẩu phần ăn với PECR thay thế lá môn ủ

với tỷ lệ không đổi của thân cây chuối


VCK 64.7a 70.9a 64.0ab 56.9b 2.04 <0.001

Chất hữu cơ 59.7b 68.4a 62.4ab 57.0b 2.157 0.003

Protein thô 75.0a 74.2a 71.8ab 68.0b 1.63 0.002

abc



Cân bằng Nito

Lượng Nito ăn vào và Nito duy trì tăng lên theo xu hướng tuyến tính đạt mức

tối đa ở mức 25% PECR trong khẩu phần ăn và sau đó giảm (bảng 4). Một phần của sự

gia tăng Nito duy trì rõ ràng là do lượng Nito tăng lên; tuy nhiên, việc hiệu chỉnh số

liệu bằng hiệp phương sai cho sự khác biệt về lượng N không làm thay đổi mô hình

tương quan với mức PECR trong khẩu phần ăn. Sự cải thiện khả năng duy trì Nito với

mức độ PECR ngày càng tăng khi thay thế các hỗn hợp môn ủ và thân cây chuối tương

phản với sự giảm tuyến tính về tỷ lệ tiêu hóa Nito (bảng 4).

Bảng 4. Giá trị trung bình của cân bằng Nito ở lợn được cho ăn củ sắn giàu protein

thay thế cho môn ủ chua với tỷ lệ không đổi của thân cây chuối


Cân bằng nito, g/ngày

TĂ ăn vào 8.77c 10.6a 9.55b 9.09bc 0.188 <0.001

phân 2.16b 2.74ab 2.65ab 2.93a 0.180 <0.001

Nước tiểu 1.77b 1.78b 2.56a 2.40a 0.122 <0.001

Nito duy trì

g/ngày 4.84b 6.10a 4.34bc 3.77c 0.16 <0.001

23

% Nito tiêu hóa 73.6a 77.3a 63.7b 60.8b 1.70 <0.001

% Nito ăn vào 55.1a 57.5ab 45.6b 41.3b 1.45 <0.001

Nito duy trì được điều chỉnh bằng hiệp phương sai cho sự khác biệt về lượng Nito

g/day 4.95b 5.93a 4.33bc 3.83c 0.168 <0.001

abc



THẢO LUẬN

Các tác giả (Vanhnasin và cs, 2016a; Manivanh và cs, 2016; Sengxayalth và

Preston, 2017a) đã chỉ ra rằng khi bột sắn (hoặc củ sắn) được lên men bằng urê, DAP

và nấm men thì không phải tất cả NPN được chuyển đổi thành protein thực mà có

khoảng 30% urê và DAP ban đầu vẫn còn là một dạng NPN có thể từ muối amoni đến

peptide và axit amin (AA). Có bằng chứng ở người rằng NPN dưới dạng amoni clorua

đã được chuyển đổi một phần thành axit amin do tác động của vi khuẩn trong ruột non

(Patterson và cs, 1995) và Stein và cs, 1996). Colombiaus và cs, (2014) đã cho urê vào

manh tràng của lợn được cho ăn khẩu phần ăn thiếu axit amin, và cho thấy nó được tái

chế đến ruột non nơi vi khuẩn chuyển thành axit amin với kết quả là Nito duy trì tăng.

Những phát hiện này đã được chứng minh bởi Mansilla và cs, (2015).

Sự tổng hợp axit amin từ NPN trong khẩu phần có thể là lời giải thích cho

những tác động tích cực đến tốc độ sinh trưởng ở mức độ thấp hơn thay thế protein đậu

nành bằng bột sắn làm giàu protein, vì protein được giới hạn 10% theo VCK trong khẩu

phần ăn. Ở mức protein này, các axit amin được bổ sung do sự tổng hợp axit amin từ

NPN từ vi khuẩn có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc tăng tốc độ sinh trưởng.

Tuy nhiên, với tỷ lệ thay thế cao hơn 50 và 75% môn ủ bằng củ sắn làm giàu protein,

hàm lượng NPN còn lại (amoniac và urê) có thể đã vượt quá khả năng của các vi khuẩn

đường ruột để tổng hợp nó thành axit amin. Tác dụng độc hại của amoniac là dẫn đến

giảm lượng thức ăn ăn vào do đó làm giảm tốc độ sinh trưởng.

Các yếu tố khác cần được xem xét là các tác dụng prebiotic và men vi sinh có

thể phát sinh từ nấm men sống và lactobacilli có trong bột sắn lên men. Thiếp, (2017)

(số liệu chưa được công bố) đã báo cáo số lượng nấm men 9 triệu CFU / g và

lactobacilli 17 triệu CFU / g trong bột sắn lên men với nâm men, urê và DAP. Tác dụng

tích cực đối với việc duy trì N ở lợn Moo Lath đã được báo cáo bởi Sivilai và cs,

(2017) khi lợn được cho ăn các sản phẩm phụtừ nhà máy chưng cất gạo và nhà sản xuất

bia tư hạt ngũ cốc được cho ăn với mức 4% theo VCK trong khẩu phần. Nấm men sống

và lactobacilli (Thiep, 2017) trong khẩu phần ăn này đều giàu dinh dưỡng nhưng dữ

liệu chưa được công bố.

24

Các vấn đề được nêu ra là: (i) lợi ích từ 25% PECR trong khẩu ănlà do sự hiện

diện của nấm men sống (ước tính là khoảng 1% VCK của khẩu phần ăn PECR25) hoạt

động như một chế phẩm sinh học : (ii ) lợn có thể sử dụng một lượng nhỏ nitơ phi

protein thông qua việc hấp thụ NPN từ ruột già và tái chế sau đó trong máu đến ruột

non nơi vi khuẩn sử dụng NPN để tổng hợp axit amin (Colombia và cs, 2014) .

Một kết quả từ thí nghiệm này là việc duy trì Nito chỉ bị giảm nhẹ thậm chí với

75% khẩu phần dưới dạng PECR, trái ngược với báo cáo của Sengxayalth và Preston,

(2017b) khi 75 % khẩu phần ở dạng củ sắn giàu protein, tốc độ sinh trưởng đã giảm gần

như bằng không. Sự khác biệt giữa hai thí nghiệm là bản chất của 25% VCK còn lại.

Trong nghiên cứu của Sengxayalth và Preston, (2017b), đây là ở dạng bột củ sắn được

ủ trong khi trong thí nghiệm hiện tại, nó là sự kết hợp thêm giữa lá khoai môn ủ (5%)

và thân cây chuối (30%). Những thức ăn kết hợp này sẽ giàu vitamin, khoáng chất và

nguyên tố vi lượng hơn nhiều so với chỉ PECR. Điều này không thể được chứng minh

trong trường hợp không có số liệu phân tích sinh hóa có liên quan trong cả hai thí

nghiệm, nhưng đó là một lập luận cho lợi ích của việc có ít nhất một phần protein trong

khẩu ăn được cung cấp bởi các loại lá dinh dưỡng như lá môn.

KẾT LUẬN

Làm giàu hàm lượng protein của củ sắn (củ sắn giàu protein) bằng cách lên men

với urê, diammonium phosphate và nấm men và bao gồm PECR ở mức 25%

trong khẩu phần ăn có củ sắn ủ, lá môn ủ và thân cây chuối đã tăng lượng ăn

vào, tỷ lệ tiêu hóa,và Nito duy trì cho lợn Moo Lath bản địa.

Các chỉ tiêu này giảm tuyến tính khi tỷ lệ củ sắn giàu protein được tăng lên 50

và 75% trong khẩu phần theo VCK.

Có thể kết luận rằng: (i) lợi ích từ khẩu phần ăn từ củ sắn giàu protein 25% có

thể từ lượng men sống có trong đó và khả năng khác có thể là việc cung cấp

vitamin của khối ủ từ men trong củ sắn đã được lên men và (ii) kết quả hỗ trợ

nghiên cứu trước đó cho thấy lợn có thể sử dụng một lượng nhỏ NPN được tái

chế vào ruột để làm vi sinh vật

KẾT LUẬN CHUNG

Protein thực trong củ sắn tăng theo xu hướng đường cong (R2 = 0,98) từ 2,3

đến 6,87% theo VCK khi thời gian lên men tăng từ 0 lên 14 ngày, tỷ lệ protein thực

trong protein thô tăng từ 24,6 lên 63,7 cùng thời gian. Việc tăng tỷ lệ DAP từ 0 đến 2%

theo VCK thì khối ủ đã tăng protein thực từ 5,6 lên 7,3 % sau 14 ngày lên men. 30%

VCK khối ủ đã được lên men trong quá trình chuyển đổi một phần tinh bột thành

protein thực sau 14 ngày lên men. Hấp củ sắn trước khi lên men dường như có tác động

tích cực trong việc chuyển đổi protein thô thành protein thực.

Độ pH giảm theo thời gian lên men, theo xu hướng gần như tuyến tính, từ 5,8

ngay sau khi trộn khối ủ, xuống còn 5,4 trong 3 giờ và xuống còn 3,43 sau 7 ngày. Mức

độ protein thô sau khi trộn khối ủ và chất phụ gia là 10,35% theo VCK và không thay

đổi trong 7 ngày lên men. Không có sự khác biệt giữa điều kiện hiếu khí và kỵ khí,

ngoài xu hướng pH giảm nhanh hơn một chút trong 4 ngày đầu tiên trong điều kiện

25

yếm khí sau đó là tốc độ giảm chậm để đạt gần như cùng giá trị sau 7 ngày đối với điều

kiện hiếu khí. Việc chuyển đổi không hoàn toàn Nito urê và Nito amoniac thành protein

nấm men là do quá trình thủy phân không hoàn toàn urê thành amoniac do tác dụng của

urease bị ức chế vì giảm pH trong quá trình lên men.

Có tuyến tính tích cực về lượng ăn vào, tăng khối lượng, hệ số chuyển hóa thức

ăn khi dùng củ sắn giàu protein thay thế một phần thức ăn môn ủ chua trong khẩu ăn cơ

bản của thân cây chuối được dùng nuôi lợn Moo Lath. Sử dụng các nguồn thức ăn rẻ

tiền, sẵn có tại địa phương, như lá môn, thân cây chuối và củ sắn, củ sắn có thể cải

thiện giá trị dinh dưỡng bằng cách lên men với nấm men, urê và di-ammonium

phosphate (DAP), có khả năng cải thiện hiệu quả kinh tế chăn nuôi lợn quy mô nhỏ ở

Lào.

Làm giàu hàm lượng protein của củ sắn (củ sắn giàu protein) bằng cách lên men

với urê, diammonium phosphate và nấm men. Củ sắn đã làm giàu protein ở mức 25%

trong khẩu phần có củ sắn, lá môn ủ đã tăng lượng thức ăn ăn vào, tỷ lệ tiêu hóa và

Nito duy trì ở lợn Moo Laath bản địa và cải thiện tốc độ sinh trưởng từ việc cho ăn củ

sắn đã làm giàu protein có thể là kết quả của giá trị sinh học vượt trội so với protein

trong lá môn. Các tiêu chí này giảm tuyến tính khi tỷ lệ củ sắn đã làm giàu protein được

tăng lên 50 và 75% khẩu phần theo VCK. Có thể kết luận rằng: lợi ích từ khẩu phần ăn

từ củ sắn giàu protein 25% có thể từ lượng men sống có trong đó và khả năng khác có

thể là việc cung cấp vitamin của khối ủ từ men trong củ sắn đã được lên men và (ii) kết

quả hỗ trợ từ nghiên cứu trước đó cho thấy lợn có thể sử dụng một lượng nhỏ NPN

được tái chế vào ruột để làm vi sinh vật.

26

HUE UNIVERSITY

UNIVERSITY OF AGRICULTURE AND FORESTRY

NOUPHONE MANIVANH

NUTRITIVE IMPROVEMENT OF CASSAVA ROOT AND

ITS UTILISATION IN TARO FOLIAGE AND BANANA

STEMS BASAL DIETS FOR LOCAL PIG PRODUCTION

IN SMALLHOLDERS IN LAO PDR

DOCTOR OF PHILOSOPHY IN ANIMAL SCIENCES

HUE, 2019

27

HUE UNIVERSITY

UNIVERSITY OF AGRICULTURE AND FORESTRY

NOUPHONE MANIVANH

NUTRITIVE IMPROVEMENT OF CASSAVA ROOT AND

ITS UTILISATION IN TARO FOLIAGE AND BANANA

STEMS BASAL DIETS FOR LOCAL PIG PRODUCTION

IN SMALLHOLDERS IN LAO PDR

SPECIALIZATION: ANIMAL SCIENCES

CODE: 9620105

DOCTOR OF PHILOSOPHY IN ANIMAL SCIENCES

SUPERVISORS

1: ASSOCIATE PROFESSOR DR. LE VAN AN

2: ASSOCIATE PROFESSOR DR. TRAN THI THU HONG

HUE, 2019

1

1

INTRODUCTION

1. PROBLEM STATEMENT

Pig is one of the most important animals for smallholders in the uplands of Lao

PDR because it can be sold when cash is needed for buying rice and other food, for

paying school fees or if a household member is sick and needs medical attention and

Pork used in traditional ceremonies in households. Pigs can be confined in a small area,

and can covert to meet a variety of crop and kitchen wastes and give a rapid return on

investment (Steinfeld, 1998). About 75% of households in upland areas are raising pig

in the country (FAO, 2017). Overall, native pig around 85.1% under small holder

system (DLF, 2017), they are hardy and able to scavenge at least part of their feed

requirements in free-range condition, Native pigs are mainly raised in extensive low-

input systems that take advantage of naturally occurring feed (Kennard, 1996; FLSP,

2002). In most parts of Laos, agricultural by-products, such as rice bran, and natural

grasses are the main feeds for live stock (ILRI 2002). In Lao villages, where most

farmers are growing paddy rice for sale, the feed for pigs is based on rice bran, which is

fed together with a small amount of green feed. Thus rice bran is available in most farm

households but they cannot support full performance because of their poor nutritive

value. (ILRI, 2002; FLSP, 2002). Since feed accounts for about 50-60% of the variable

costs of production, feed quality is crucial to the success of pig farming operations.

Major problems that may result from low quality feeds are poor appetite, slow growth,

high feed conversion ratio, and low survival. These usually develop as a result of

problems on quality of raw materials, feed formulation, processing technology, storage,

and feed manage. The main problem is the supply of protein as soybean and fish meals

are not available in rural areas and expensive (Phengsavanh and Stür., 2006).

Cassava plantation is mainly for root production. The yields of root are variable

depending on soil fertility, management and irrigation system. Cassava root yields can

be from 10 to15 tonne/ha without inputs on eroded soils (Howeler, 1991). In Laos,

cassava (Manihot esculenta Crantz) known as ‘Man Ton’, it is currently the third most

important crop in Laos, after rice and maize for smallholder farmers in remote upland

areas. Recently, the crop has become an important cash crop for either domestic use or

for export because it can be used for food and feed as well as for industrial processing

into starch (Ministry of Agriculture and Forestry, 2013). Cassava has become a major

crop in Lao PDR mainly because of the export of starch that is extracted from the

cassava root. There are five cassava starch factories with a total planted area of 60,475

ha, giving an average yield of fresh roots of 27 tonnes/ha. Annual production is of the

order of 1.6 million tonnes (Ministry of Agriculture and Forestry, 2013). Cassava farms

are needed not only for a major source of income for rural households but also for use

in pig diets as energy sources because of cassava root content high levels of energy (75

to 85% of soluble carbohydrate) but low crude protein (2 to 3% CP). The root is

composed of highly digestible carbohydrate in the form of starch with little fiber (Kang

et al., 2015; Polyorach et al., 2013). Solid state fermentation of the cassava root is a

promising technology as this has the potential to raise the protein content to levels

required to balance the carbohydrate thus presenting the opportunity to make an almost

2

2

complete feed for pigs (Boonnop et al., 2009). Sengxayalth and Preston, (2017a)

reported an increase in true protein from 2 to 12% in dry matter (DM) of the cassava

pulp. Agreement with Vanhnasin et al., (2016a) true protein increased from 2 to 7% in

dry matter (DM) of the cassava root. Similar findings were reported by Balagopalan et

al., (1988) who developed a solid state fermentation process for the protein enrichment

of cassava flour and cassava starch factory wastes using the

fungus Trichoderma pseudokonigii rifai. Fermentation with yeast, bacteria has been

studied for reducing non-nutritional components, increasing the nutritive value of agro-

industrial by-products (Okpako et al 2008; Aderemi et al 2007; Tran Thi Thu Hong and

Nguyen Van Ca 2013). Additional phosphate results in increased biomass growth of

yeast and bacteria (Papagianni et al 1999). Huu and Khammeng, (2014) reported that

when replacing maize with fermented cassava pulp containing 13% crude protein (DM

basis), digestibility and N retention were similar to the control diet. Protein enriched of

cassava root (PECR) could provide in pig diets up to 25 to 28% of the dietary protein in

a diet based on cassava pulp (or ensiled root), replacing ensiled taro foliage (Vanhnsin

and Preston, 2016b) or soybean meal (Sengxayalth and Preston, 2017b). It similar to

the growth response in pigs reported by Phuong et al., (2013) for cassava pulp enriched

from 3 to 5.5% true protein using the fungus Aspergillus niger.

The local feed used in smallholder systems for pigs include rice by-products,

planted feeds and various green plant materials (ILRI 2002). However, the local feed

contain low nutritive value. Women typically are the key persons in this effort, and,

with traditional practices, they spend 2 to 3 hours each day collecting and preparing

feed for pigs (Australian Center for International Agricultural Research 2010). Farmers

have little knowledge on optimizing use existing feed resources, the growth rate of the

pig only 100 to 120 g/day if depend on local feed staffs. In commercial complete feeds,

the most common protein sources are fish meal and soybean meal. These feedstuffs

provide high quality protein for pigs, but they are imported and are expensive. Due to

their high price, such protein sources cannot be used by smallholder farmers

(Phengsavanh et al., 2010). So, improving nutritive value of local feed that is

abundance in their area especially the application of microorganism fermentation it is

possible to improve the nutritive value of local feed and its utilization as diets for local

pigs in Laos, which helps in reducing feed cost and bringing economic benefits to the

farmers in rural area.

2. OBJECTIVES

The overall aim of this thesis was to improve nutritive value of cassava roots by

fermentation yeast (Saccharomyces cerevisiae), Urea and di-ammonium phosphate

additive and its utilization as protein source in the diets of Moo Lath pigs. Specific

objectives were to:

To study nutritive value of casssava root by fermentation yeast (Saccharomyces

cerevisiae), Urea and Di-ammonium phosphate additive

3

3

To study the limiting factor to the synthesis of true protein from crude protein

in the fermentation of cassava root

To evaluate the use of protein-enriched cassava root as partial replacement of

taro silage in a ensiled banana stem - based diet fed to Moo Lath pigs

CHAPTER 1:

LITERATURE REVIEW

There are main points following (i) Pig production in Laos; (ii) requirement of

protein and amino acid for growing pigs (iii) feed stuffs for pig in Laos; (iv) method to

improve value for feed stuff with low protein content; and (v) utilization of forage

based diet for pigs.

CHAPTER 2 IMPROVING NUTRITIVE VALUE OF CASSAVA ROOTS

(Manihot esculenta Crantz)

INTRODUCTION

The major problems of small-holder pig production in upland areas of Lao PDR

are high piglet mortality and low growth rates. Almost all pigs are of local breed (Mou

Lath), managed in scavenging systems and suffer feed inadequacy in both quality and

quantity. According to the survey by Phonepaseuth et al., (2010) most piglets in upland

areas had a low growth rate (20-50 g/day) and high mortality (30-50%). Weaned pigs

required from 5 to 8 months to reach live weights of 20 to 30 kg.

The cassava root is composed of carbohydrates and is therefore mainly a source

of energy. The starch content varies between 32 to 35% of the mass of fresh root and 80

and 90% of the mass of dried roots (Montagnac et al., 2009). The protein content is

trivial, between 1 and 3% of dry matter (Buitrago, 1990).

One way to improve the protein content of carbohydrate-rich feeds is by solid-

state fermentation with fungi and yeasts (Araujo et al., 2008; Hong and Ca, 2013). The

fermentation of cassava meal with S. cerevisiae enhanced the protein level from 4.4%

to 10.9% in DM and decreased the cyanide content (Oboh and Kindahunsi, 2005).

Solid state fermentation of the root with urea and di-ammonium phosphate (DAP) is a

promising technology as this has the potential to raise the protein content to levels

required to balance the carbohydrate, thus presenting the opportunity to make an almost

complete feed for monogastric animals such as pigs and poultry (Boonnop et al., 2009).

The problem, in the studies reported so far, is that not all the added nitrogenous

compounds (urea and DAP) were converted to “true” protein, the levels of which never

exceeded some 50 to 70% of the “crude “ protein in experiments with yeast-fermented

cassava root (Vanhnasin and Preston, 2016a) and cassava root pulp (Sengxayalth et al.,

2017a). Yeast cannot directly use urea which must first be hydrolysed to ammonia by

4

4

urease. However, the activity of urease is inhibited at low pH (Kay and Reid, 1934),

which falls rapidly when the cassava root is fermented.

EXPERIMENT 1:

MATERIALS AND METHODS

Location

The experiment was carried out in the Laboratory of the Animal Science

Department in the Faculty of Agriculture and Forest Resource in Souphanouvong

University. The site is located 7 km from Luang Prabang City, Lao PDR. The mean

daily temperature in this area at the time of the experiment was 27oC (range 22-32°C).

Experimental design

The experiment was arranged as a 2*3*4 factorial in a completely randomized

design (CRD) with 4 replications in each period.

The treatments were:

Root processing

Steamed (ST) and not steamed (NST)

Di-ammonium phosphate DAP:

0, 1 or 2% of root DM

Procedure:

Time (days)

Day 0, 3, 7 and 14

Steaming

Cassava roots were peeled and chopped by hand into small pieces (1-2 cm). One

portion was steamed for 30 minutes in a bamboo basket placed above a pan containing

boiling water. The composition of the substrates were increased the level of of DAP zero to

2% and balance N in each treatment by urea with constant of Yeast as 3% for testing the

nutritive value of cassava root after fermentation. The steamed cassava root was removed from

the bamboo basket allowed to cool for 15 minutes. The steamed and un-steamed cassava root

were then mixed with urea, yeast (Saccharomyces cerevisiae) and DAP (table 1). The

proportions of urea were varied according to the level of DAP so that the substrates were iso-

nitrogenous. The mixed substrates were then transferred to bamboo baskets covered with

plastic netting to allow free entrance of air (photo 2) and allowed to ferment for 14 days.

Table 1. Composition of the substrates (DM basis)

Treatment Cassava root,

% Yeast, % DAP#, % Urea, %

DAP-0 95 3 0 2

5

5

DAP-1 94.3 3 1 1.7

DAP-2 93.6 3 2 1.4

#Phosphorus 20%

The species of yeast is saccharomyces cerevisiae was used in the experiment. S.

cerevisiae cells are round to ovoid, 5-10 μm in diameter. It reproduces by a division

process known as budding (Feldmann and Horst, 2010). Di-ammonium phosphate

(DAP) contains 16% N and 20% phosphorus (P); Urea has 46% N (DM basis); yeast (S.

cerevisiae) contains 48.6% CP in DM.

Measurements

On days 0, 3, 7 and 14 samples were taken from the treatment. There are four

replicates in each period of the treatments (the sample did not repeated measurements

in each period) and the sample were analyzed for DM, N, OM and true protein. The

fresh weight of the substrates in each treatment were weighed at each time interval to

determine the relative amounts of substrate DM utilized in the fermentation process.

Chemical analysis

DM, N and ash were analyzed according to AOAC, (1990) methods. For

estimation of true protein, 2 g of the fresh sample were put in a 125ml Erlenmeyer flask

with 50 ml of distilled water, allowed to stand for 30 minute, after which 10ml of 10%

TCA (trichloracetic acid ) were added and allowed to stand for a further 20-30 minutes.

The suspension was then filtered through Whatman #4 paper by gravity. The filtrate

was discarded and the remaining filter paper and suspended substrate transferred to a

kjeldahl flask for standard estimation of total N. The measurements of crude and true

protein were done on the fresh sample.

Statistical analysis

The data were analyzed by the General Linear Model (GLM) option in the

ANOVA program of the Minitab, (2010) software (version 16.0). In the model the

sources of variation were treatments, treatment interaction and random error. Turkey’s

pair-wise comparison was used to determine the differences. The statistical models

used were:

Yijk = µ +ci +dj + tk + (c*d*t)ijk + eijk

Yijk are dependent variables; µ is overall mean; ci is effect of cassava root processing

dj is effect level of DAP; tk is effect of time; (c*d*t)ijk is the interaction between the

three factors; eijk is random error.

RESULT AND DISCUSSION

Steaming the cassava root prior to fermentation appeared to have a slightly

beneficial effect (p=0.67) on conversion of crude to true protein (table 2). Increasing

6

6

the proportion of DAP from zero to 2% of the substrate DM increased the average level

of true protein from 4.16 to 5.85% in DM (table 2). The level of true protein in the

substrate increased with a curvilinear trend (R2 = 0.98) from 2.3 to 6.9% in DM as the

fermentation time increased from zero to 14 days; the crude protein was 10.5 in DM

after mixing the substrate and did not change at the end of the fermentation time. The

ratio of true protein to crude protein increased from 24.6 to 63.7 over the same period

(table 2; figures 1 and 2). However, according to (Vanhnasin and Preston, 2016b)

showed the DM, CP and TP of cassava root fermented (14 days) without ingreedients

were lower such as: (DM 29.5%, CP 3%, TP 1.5% but the value of Ash was hight

(97%).

Table 2. Mean values for DM, OM, crude protein; true protein and ratio of TP/CP at

different stages of the fermentations (% in DM)

DM OM CP TP TP/CP

Steaming (ST)

ST 28.45 87.25 10.40 5.15 47.10

NST 30.34 87.58 10.37 4.90 48.09

SEM 0.344 0.929 0.068 0.039 1.540

p 0.008 0.812 0.806 0.004 0.665

DAP, % in DM

0 29.89 87.14 10.13b 4.16c 36.77b

1 29.52 87.78 10.53a 5.08b 50.05a

2 28.78 87.32 10.50a 5.85a 55.70a

SEM 0.422 1.138 0.084 0.047 1.887

p 0.247 0.921 0.025 <0.001 0.001

Times (Days)

0 29.6b 87.41 10.47 2.30d 24.59c

3 24.69c 85.71 10.46 4.43c 42.31b

7 29.34b 86.44 10.47 6.52b 59.76a

14 33.97a 90.09 10.14 6.87a 63.72a

SEM 0.487 1.314 0.097 0.055 2.179

p <0.001 0.199 0.121 <0.001 <0.001

abc

Mean values in rows without common superscript differ at p<0.05

DAP: di-ammonium phosphate; DM: dry matter, OM: Organic matter, CP: crude protein,

TP: true protein, ST: steam and NST: not steam

The final values after 14 days of fermentation being increased from 5.63 to 8.33%.

The ratio of true protein to crude protein increased from 46.56 to 81.35 after 14 days of

fermentation (table 3).

Table 3. Effect of level of DAP on concentration of crude protein, true protein and ratio of

TP/CP after 14 days of fermentation (% in DM)

DAP, % in DM

7

7

0 1 2 SEM P

CP 9.65 10.51 10.25 0.168 0.279

TP 5.63c 6.65b 8.33a 0.095 <0.001

TP/CP 46.56b 63.25ab 81.35a 3.773 0.049

abc


DAP: di-ammonium phosphate; DM: dry matter, CP: crude protein, TP: true protein

Changes in the mass of substrate during fermentation

About 30% of the original DM in the substrate had been fermented by the end

of 14 days, the rate of loss showing a curvilinear trend with time, with the major change

taking place in the first 3 days (table 4).

Table 4. Changes in the mass of fresh (FM) and dry (DM) substrate during the

fermentation

Days FM, kg %DM DM, kg

0 1.00a 29.6b 0.29a

3 0.94a 24.7c 0.23b

7 0.79b 29.3b 0.23bc

14 0.62c 33.9a 0.21c

SEM 0.013 0.708 0.006

p <0.001 <0.001 <0.001

abc


The crude protein and Organic matter g/kg of DM after mixing the substrate did

not change at the end of the fermentation time (Days 0 to 14). The ratio of true protein

was increased from 22.98 to 69.51 from zero to 14 days and there were diference

among time of fermentation (table 5).

Table 5. Chemical composition (g/kg of DM)

Days OM CP TP

0 874.09 104.71 22.98a

3 857.10 104.60 44.32b

7 864.43 104.74 65.15c

14 900.86 101.36 69.51d

SEM 13.137 0.967 0.568

P 0.199 0.121 <0.001

abc


8

8

EXPERIMENT 2. MATERIALS AND METHODS

Location: The experiment was carried out in the Laboratory of the Animal Science

Department in the Faculty of Agriculture and Forest Resource in Souphanouvong

University. The site is located 7 km from Luang Prabang City, Lao PDR.

Experimental design

The treatment was repeated steaming of cassava root with 2% of di-ammonium

phosphate (DAP) the same as for experiment 1

The experimental design was a 2*9 factorial arrangement in a completely

randomized design (CRD) with 2 treatments combination and with 4 replications of

each period. The treatment mixtures (DM basis) of 93.6% cassava root, 3% yeast, 1.4%

urea and 2% di-ammonium phosphate (DAP) were under aerobic and anaerobic

conditions, fermented for 9 periods (0, 3h, 1, 2, 3, 4, 5, 6 and 7 days).

Procedure

Cassava roots were peeled and chopped into small pieces (1-2 cm) and steamed

for 30 minutes in a bamboo basket placed above a pan containing boiling water. It was

then cooled for 15 minutes prior to being mixed with the yeast (S. cerevisiae), urea and

DAP (all these ingredients were use the same kind as experiment 1. One half of the

mixed substrate was transferred to bamboo baskets covered with plastic netting to allow

free entrance of air and allowed to ferment for 7 days (aerobic condition). The other

portion of the substrate was packed tightly into 0.5 liter plastic bags, which were closed

(anaerobic condition), and in which it was stored for 7 days.

Measurements

Samples were taken from each treatment/replicate on day 0 (3 h after mixing the

components of the substrate), and then every 24h until end of day 7 of the fermentation

for measurement of pH, crude protein, true protein and ammonia.

Chemical analysis

The pH of each sample was measured with a digital pH meter, prior to addition

of sodium hydroxide for subsequent analysis for ammonia by steam distillation

(AOAC, 1990). Crude protein was analyzed by kjeldahl digestion with sulphuric acid

followed by distillation according to AOAC, (1990) methods. For estimation of true

protein, 2 g of the fresh sample were put in a 125ml Erlenmeyer flask with 50 ml of

distilled water, allowed to stand for 30 minutes, after which 10ml of 10% TCA

(trichloroacetic acid) were added and allowed to stand for a further 20-30 minutes. The

suspension was then filtered through Whatman #4 paper by gravity. The filtrate was

discarded, and the remaining filter paper and suspended substrate transferred to a

kjeldahl flask for standard estimation of total N. Urea-N was estimated by subtraction

9

9

of true protein-N and ammonia-N from the crude protein-N. The measurements of

crude and true protein and ammonia were done on the fresh samples.


The data were analyzed by the General Linear Model (GLM) option in the

ANOVA program of the Minitab, (2010) software (version 16.0). In the model the

sources of variation were treatments, treatment interaction and random error. Turkey’s

pair-wise comparisons was used to determine the differences system condition; time

when the P value of F test P<0.05. The statistical models used were:

Yij = µ +ai +tj + (a*t)ij + eij

Yij are dependent variables; µ is overall mean; ai is effect of system condition

(aerobic and anaerobic); tj is effect of time; (a*t)ij is the interaction between the two

factors; eij is random error.

RESULT AND DISCUSSION

Chemical composition of substrates

The pH decreased with fermentation time, according to an almost linear trend,

from 5.8 immediately after mixing the substrate, to 5.47in 3h and to 3.43 after 7 days

(table 1). The level of crude protein after mixing the substrate and additives was

10.35% in DM and, as expected, did not change over the 7 days of fermentation. The

level of true protein in the substrate increased from 2.37 to 6.97% in DM as the

fermentation time increased from zero to 7 days, such that the ratio of true to crude

protein increased from 22.95 to 66.11 over the same period (table 1). There were no

differences in all these criteria as between the aerobic and anaerobic condition, other

than a tendency for the pH to fall slightly more quickly in the first 4 days in the

anaerobic condition followed by a slower rate of fall to reach almost the same final

value after 7 days, as for the aerobic condition.

Table 1. Changes in pH, crude protein (CP), true protein (TP) and ammonia in cassava root

fermented with yeast, urea and DAP under aerobic or anaerobic conditions

pH Ammonia CP TP TP/CP

Condition

system

Anaerobic 4.27 0.40 10.40 4.86 46.66

Aerobic 4.66 0.42 10.41 4.87 46.72

SEM 0.013 0.001 0.045 0.022 0.070

p <0.001 <0.001 0.792 0.773 0.537

Time (days)

0 5.83a 0.49a 10.35 2.37i 22.95i

3h 5.47b 0.48ab 10.26 3.21h 31.30h

1 4.87c 0.46b 10.55 3.74g 35.46g

2 4.64d 0.45c 10.47 4.23f 40.40f

3 4.32e 0.41d 10.29 5.08e 49.39e

10

10

4 4.11f 0.39e 10.55 5.54d 52.49d

5 3.90g 0.36f 10.35 6.14c 59.36c

6 3.63h 0.34g 10.29 6.46b 62.75b

7 3.43i 0.30h 10.55 6.97a 66.11a

SEM 0.027 0.003 0.096 0.046 0.148

p <0.001 <0.001 0.144 <0.001 <0.001 abc


pH: Power of/potential Hydrogen; CP: crude protein, TP: true protein; p: probability; SEM:

standard error of the mean; CP and TP (% in DM)

The proportion of true protein in the substrate after the 7-day fermentation was

doubled from 34 to 62% of the total nitrogen, and appeared to be derived almost

equally from the nitrogen present originally as ammonia (from DAP) and from urea

(figure 3). However, urea was not determined directly but was assumed to be the source

of the N remaining after accounting for the protein-N and ammonia-N at the end of the

fermentation. Two questions to be answered are: i) Why all the ammonia was not used

for yeast growth?; and ii) why was the urea not completely hydrolyzed to ammonia?

The latter question could perhaps be explained as being the consequence of the rapid

fall in the substrate pH inhibiting the action of urease, the action of which is decreased

at low pH (Kay and Reid, 1934).

Figure 3. Distribution of the nitrogen as urea, ammonia and true protein at the

beginning and after 7 days of fermentation

DISCUSSION

The increase in the true protein content of the cassava root by fermentation with

yeast, urea and DAP is supported by reports from several researchers. Fermentation of

cassava peels by a pure culture of S. cerevisiae increased the protein content from 2.4%

to 14.1%, according to Antai and Mbongo, (1994). Oboh and Kindahunsi, (2005)

y = 2.273x0.4969

R² = 0.99

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

0 3h 1 2 3 4 5 6 7

N*6

.25

, % in

DM

Fermentation, days

CP TP

11

11

reported that the fermentation of cassava flour with S. cerevisiae increased the protein

level from 4.4% to 10.9% in DM. Krisada et al., (2009) carried out a similar

fermentation with fresh cassava root using urea and yeast. The crude protein was

increased from 3.2 to 21.1% in DM with 90% of the crude protein in the form of true

protein. Phiny et al., (2012) fermented broken rice in an anaerobic system simulating

the “farmer” production of rice wine. The difference in procedure was the addition of

urea (1% of the rice) as well as yeast and no distillation. The crude protein content was

raised from 7% in DM in the broken rice to 23% in DM after fermentation for 3 days.

The proportion of “crude” to “true” protein was not measured but the 37% increase in

pig growth rate when the protein-enriched rice was included in the diet, compared with

16.5% improvement in growth rate, for supplementation with fish meal, indicated that

much of the increase in “crude” protein was as “true” protein. Manivanh and Preston,

(2016) used cassava root as the carbohydrate source, with incorporation of DAP as a

source of phosphorus to supplement the yeast and urea. True protein content of the

cassava root was raised to 14% in DM (from 2.5% in unfermented root) and growth

rate of Moo Lath pigs was increased by 46% compared with the control diet in which

the protein was from ensiled Taro foliage (leaves and petioles).

Phosphorus is required for the growth of all biological entities, including

yeast, thus the 30% increase in true protein in the fermented cassava pulp by raising

the level of DAP (20% phosphorus) from zero to 2% (in DM) was to be expected.

There appear to be no comparable studies on effects of phosphorus levels in protein-

enrichment of carbohydrate with yeast and urea.

There is not all the added nitrogenous compounds (urea and DAP) were

converted to “true” protein, the levels of which never exceeded some 50 to 70% of the

“crude “ protein in experiments with yeast-fermented cassava root (Vanhnasin and

Preston, 2016a) and cassava root pulp (Sengxayalth et al., 2017a). In an attempt to

solve this problem, from experiment 1 increased the level of DAP to 2% of the

substrate, reducing the level of urea to 1.2%. This had the effect of increasing the

phosphorus level in the substrate with a related increase in the proportion of the added

N as ammonia, replacing urea-N. The linear increase in the proportion of true to crude

protein that resulted was attributed to the increased level of phosphorus, but another

explanation could have been the partial change in the origin of the added NPN - from

urea to ammonia. Yeast cannot directly use urea which must first be hydrolysed to

ammonia by urease. However, the activity of urease is inhibited at low pH (Kay and

Reid, 1934), which falls rapidly when the cassava root is fermented.

CONCLUSIONS

The true protein in cassava root increased with a curvilinear trend (R2 = 0.98) from

2.3 to 6.87% in DM as the fermentation time increased from zero to 14 days, the proportion

of true protein in crude protein increasing from 24.6 to 63.7 over the same period.

Increasing the proportion of DAP from zero to 2% of the substrate DM

increased the true protein from 5.6 to 7.3%% after 14 days of fermentation.

12

12

30% of the original root DM was fermented in the partial conversion of root

carbohydrate to true protein after 14 days of fermentation.

Steaming the cassava root prior to fermentation appeared to have a slightly

positive effect on conversion of crude to true protein.


from 5.8 immediately after mixing the substrate, to 5.4 in 3h and to 3.43 after 7 days.

The level of crude protein after mixing the substrate and additives was 10.35%

in DM and did not change over the 7 days of fermentation.

There were no differences between the aerobic and anaerobic condition, other

than a tendency for the pH to fall slightly more quickly in the first 4 days in the

anaerobic condition followed by a slower rate of fall to reach almost the same final

value after 7 days, as for the aerobic condition.

It is suggested that the incomplete conversion of urea-N and ammonia-N to

yeast protein is because of incomplete hydrolysis of urea to ammonia due to action of

urease being inhibited by the fall in pH during the fermentation.

CHAPTER 3 REPLACING TARO (Colocasia esculenta) SILAGE BY PROTEIN-ENRICHED

CASSAVA ROOT IMPROVED THE NUTRITIVE VALUE OF A BANANA

STEM (Musa sapientum Linn) BASED DIET AND SUPPORTED BETTER

GROWTH IN MOO LATH PIG

ABSTRACT

A growth trial was conducted with 12 Moo Lath pigs with average 14.8 ±1.89

kg initial live weight in a CRD, with three replications of four treatments. The aim of

the study was to determine the effect of replacing TS with PECR in a basal diet of

ensiled banana stem (BS). Fermentation of fresh cassava root with yeast, urea and di-

ammonium phosphate (DAP) increased the content of true protein in the root from 2.5

to 14.2% in DM. There were positive responses in dry matter (DM) intake, live weight

gain, feed conversion ratio, as the percentage of PECR in the diet was increased (zero

to 15% in DM ). It was concluded that the replacing of taro foliage silage with PECR

improved the quality of the overall diet, which resulted in higher intake, growth rate,

better feed conversion ratio and economical efficiency.

Key words: DAP, yeast, urea, feed conversion, live weight gain

INTRODUCTION

Most pigs in rural areas of Lao PDR are raised in traditional, low input, free and

semi-free scavenging systems, where the pigs are allowed to scavenge freely for feed

all the year round or after the main crops have been harvested (Phengsavanh et al.,

2010). The main feed resources are agricultural by-products and vegetables and weeds

that grow in forests, along the banks of streams and in cropping areas. These feed

resources are vulnerable to seasonal weather changes and in the dry season feed is

always in short supply. Thus, one of the main limitations to pig production in these

13

13

smallholder production systems is a shortage of feed. Apart from this feed shortage,

infectious diseases are also a problem that limit productivity (Conlan et al., 2008;

Phengsavanh and Stur, 2006; Thorne, 2005).

In Lao PDR as in most tropical countries the most widely grown crops are

primarily sources of carbohydrate (eg: rice, sugar cane, cassava). Few crops are grown

specifically as sources of protein. As a result, protein rich feeds such as soybean meal

are imported in order to produce balanced diets for livestock especially pigs and

poultry. An alternative approach that has been studied by several researchers is the

solid state fermentation of carbohydrate-rich byproducts from these crops using

combinations of fungi and yeast (Phiny et al., 2012; Phong et al., 2013; Khempaka et

al., 2011; Hong and Ca, 2015) in order to enrich the content of protein.

The aim of the research reported in this paper was to apply the protein-

enrichment technique to raise the protein content of cassava roots and to evaluate the

use of this product as partial replacement of taro silage in a banana stem- based diet fed

to Moo Lath pigs

MATERIALS AND METHODS

Location

The experiment was carried out at the Faculty of Agriculture and Forest

Resource in Souphanouvong University. The site is located 7 km from Luang Prabang

City, Lao PDR.

Experimental design, treatments and management

Protein-enrichment of cassava root

Cassava roots (60 kg) were peeled and chopped by hand into small pieces (1-2

cm), and steamed for 30 minutes. For the steaming a 200 liter steel barrel was used.

This had a false floor of bamboo strips supported by wooden boards 30cm above the

base of the barrel. The space beneath the bamboo strips contained water which was

maintained at boiling point by a wood fire underneath the barrel.

The steamed cassava root was removed from the barrel and cooled for 15

minutes (94.2%) then mixed with urea 0.8%, di-ammonium phosphate (DAP) 3% and

yeast (S. cerevisiae) 2% respectively, of the cassava DM (all ingredients were used the

same kind as experiment 1 and 2). The mixed substrate was then transferred to bamboo

baskets covered with plastic netting to allow free entrance of air (photo 5). On each of 3

consecutive days the contents of the basket were turned so that all the contents were

exposed to the air entering through the top and the sides of the basket. After seven days,

the protein-enriched cassava root was fed to the pigs.

Ensiling taro foliage and banana stems

Taro (Colocasia esculenta) leaves and petioles were collected from areas around the

University and were chopped into small pieces (2-3 cm length). They were wilted for 24h to

reduce the moisture content and ensiled, without additive, in 50 liter polyethylene bags for 14

days. Banana stems were bought from a nearby village. They were chopped by hand into

small pieces and ensiled in 200 liter PVC containers for 14 days.

14

14

Experimental design

The experiment was arranged in a completely randomized design (CRD) with 4

treatments and 3 replications.

Individual treatments were different proportions (DM basis) of protein-enriched

cassava root (PECR) replacing taro silage (TS) with constant proportions of ensiled

banana stem (BS):

• PECR0: Taro silage (TS) 60% + ensiled banana stem (BS) 40%

• PECR5: TS 55% + BS 40% + Protein-enriched cassava root (PECR) 5%

• PECR10: TS 50% + BS 40% + PECR 10%

• PECR15: TS 45% + BS 40% + PECR 15%

Twelve Moo Lath pigs with a mean body weight of 14.8 ±1.89 kg (8 males; 4

females) were bought from a pig farm in Luang prabang Province. They were

vaccinated against swine fever and treated against round worms with ivermectin

(1ml/20kg LW), before starting the experiment. The pigs were housed in individual

pens (width 1m and length 1.2m) made from local materials. The pigs had free access

to water and were adapted to the pens and the feeds for one week before starting the

experiment which lasted 90 days.

The diet ingredients were mixed together and given two times per day at 6:30

am and 5:00 pm, the amount being based on an offer level of 40g DM/kg live weight.

Data collection

The pigs were weighed in the morning before feeding, at the beginning of the

trial and every 15 days. Live weight gain was determined from the linear regression of

live weight on days in the experiment. Samples of feed offered and refused were

collected daily, weighed and sub-samples stored in the refrigerator at 4°C before being

bulked for analysis of DM, N and ash.

Chemical analysis

AOAC (1990) methods were used to analyses the sub-samples of feeds offered

and refused for DM, N and OM. True protein was analyses only PECR, it was

determined by prior treatment of the samples with Trichlor-acetic acid (TCA) before

estimation of N.


Data for feed intake, live weight were analysed by the General Linear Model

(GLM) option in the ANOVA program of the Minitab (2010) software (version 16.0).

Sources of variation were treatments and error.

The statistical model was used: Yij = + i + eij

15

15

Yij are dependent variables; µ is overall mean; i = treatment effect (i=1-4); eij

is random error

RESULTS AND DISCUSSION

Chemical composition

After fermentation seven days, the crude and true protein values were 16.7 and

14.2% (in DM). The level of crude protein in the ensiled banana stems was very low

(table1).

Table 1. The chemical composition of feed ingredients (% in DM, except

DM which is on fresh basis)

DM N*6.25 OM True protein

Taro silage 26 15.8 81.9 -

Ensiled banana stem 7.5 4.6 92.8 -

PECR 26.5 16.70 98.4 14.2

Feed intake, growth rate and feed conversion

DM intake was increased linearly with the increase in the level of protein-

enriched cassava root (Table 2).

Table 2. Mean values for DM intake (g/day) by pigs fed taro silage (TS) and ensiled

banana stem (BT) supplemented with protein enriched cassava root (PECR)


DM intake, g/day

PECR 0 43 90 127 - -

TS 431 435 388 383 - -

BS 301 332 335 345 - -

Total 732c 810b 813b 854a 4.599 <0.001

g DM/kg LW 39.9b 40.5b 41.1ab 42.4a 0.492 0.002

abc Means with different letters within the same row differ at p<0.05

The live weight gain of the pigs (Table 3) was increased by 46% with a linear

trend (Figure 2) as the protein-enriched cassava root was increased from zero to 15% of

the diet. The DM feed conversion followed a similar trend with a curvilinear

improvement as the proportion of protein-enriched cassava root in the diet was

increased (Figure 3).

16

16

Table 3. Mean values for live weight changes of growing pigs during the experiment

Live weight, kg

PECR0 PECR5 PECR10 PECR15

SEM p

Initial 14.5 15.3 14.8 14.5 1.35 0.966

Final 25.0 27.4 28.1 28.9 1.41 0.302

Daily gain, g/day 125d 150c 167b 183a 2.68 <0.001

DMI, g/day 732c 810b 813b 854a 4.60 <0.001

DM conversion 5.9a 5.4ab 4.9b 4.7b 0.218 0.017

abc Mean values in rows without common superscript differ at p<0.05

Economic analysis

Feed ingredient costs and an economic analysis of the experimental treatments

are shown in table 4 and 5, respectively. Feed cost/kg DM was lower for PECR0,

although differences between diets were small. However, because feed conversion

ratios were lowest for the PECR15 and PECR10 treatments (4.7 and 4.9 kg feed DM/kg

gain, respectively), feed costs/kg weight gain of the PECR15 and PECR10 treatments

were lowest (15,505 and 15,618 kip/kg live weight gain, respectively) and were highest

for the control diet or PECR0 (16,426 kip/kg gain).

Table 4. Feed ingredient costs (LAK)

Feed stuffs Kip/kg as feed Kip/kg DM

Taro 550 2,115

Banana stem 250 3,333

Cassava root 1,000 3,774

DAP 15,000 15,000

Urea 15,000 15,000

Yeast 35,000 35,000

PECR# - 4,111

LAK = Lao Kip (Lao currency) exchange rate: 8,569 = 1 USD;

#PECR: protein-enriched cassava root was calculate included price of DAP,

urea and yeast from root processing

Table 5. Economic analysis of experimental treatments (LAK)

Parameter PECR0 PECR5 PECR10 PECR15 SEM p-value

Days of experiment 90 90 90 90 - -

LW gain, kg 10.5c 12.1b 13.3a 14.4a 0.255 <0.001

DMI kg/day 0.733c 0.81b 0.813b 0.854a 0.005 <0.001

17

17

FCR kg DM/kg 5.9a 5.4ab 4.9b 4.7b 0.219 0.017

Feed cost/kg 2,614 2,721 2,838 2,904 - -

Feed cost/kg LWG 16,426 16,391 15,618 15,505 - -

LAK = Lao Kip (Lao currency) exchange rate: 8,569 = 1 USD; LW = live weight; DMI =

Dry matter intake #No labour cost included

DISCUSSION

The increase in the true protein content of the cassava root by fermentation with

yeast, urea and DAP agrees with the findings of many researchers. Krisada et al.,

(2009) carried out a similar fermentation with fresh cassava root using urea and yeast.

The crude protein was increased from 3.2 to 21.1% in DM with 90% of the crude

protein in the form of true protein. Fermentation of cassava peels by a pure culture of S.

cerevisiae increased the protein content from 2.4% to 14.1% (Antai and Mbongo,

1994). Oboh and Kindahunsi, (2005) reported that the fermentation of cassava flour

(pulp??) with S. cerevisiae increased the protein level from 4.4% to 10.9% in DM.

The increase in growth rate (46%) by replacing Taro silage with protein-

enriched cassava root was comparable with that (32%) reported in an earlier experiment

(Manivanh and Preston, 2015). DM feed conversion in the present experiment (4.7)

was also better than Manivanh and Preston, (2016) DM feed conversion (5.7). Hang et

al., (2015) was showed the improvement in pig performance by replacing ensiled Taro

foliage with protein-enriched cassava root could be a reflection of the higher energy

value in the latter (% crude fiber in DM of 3.7 in cassava root compared with 11% in

Taro foliage).

Feed costs were lowest for the PECR15 diet, indicating that replacing taro

(Colocasia esculenta) silage by protein-enriched cassava root can be the most

economical for small-holder farmers.

CONCLUSIONS

There were positive linear responses in DM intake, live weight gain, feed

conversion, when protein-enriched cassava root partially replaced taro silage in

a basal diet of ensiled banana stem fed to Moo Lath pigs.

Utilization of inexpensive, locally available feed resources, such as cassava root

and its can be improving nutritive value by fermented with yeast, urea and di-

ammonium phosphate (DAP) from 2.5% to 14.2%, have the potential to improve

the economical efficiency of smallholder pig production in Laos.

18

18

CHAPTER 4 APPARENT DIGESTIBILITY AND N RETENTION IN GROWING MOO

LATH PIGS FED ENSILED TARO FOLIAGE (Colocasia esculenta) REPLACED

BY PROTEIN-ENRICHED CASSAVA ROOT (Manihot esculenta Crantz)

ABSTRACT

Four castrated male pigs (Moo Lath pig), weighing on average 15 kg were

allotted at random to 4 diets within a 4*4 Latin square design, to study effects on DM

intake, digestibility and N retention of levels of protein-enriched cassava root (PECR)

of 0, 25, 50 and 75% in combination with taro silage 80, 55, 30 and 5% with constant

levels of ensiled banana stem 20% (All on DM basis)

Enriching the protein content of cassava root (PECR) by fermenting it with

urea, diammonium phosphate and yeast and including the PECR at 25% in a diet of

ensiled cassava root, ensiled taro foliage and ensiled banana pseudostem, led to

increases in feed intake, diet digestibility and N retention in native Moo Lath pigs.

These criteria declined linearly when the proportions of PECR were 50% and 75% of

the diet DM. It is suggested that: (i) the benefits from the 25% PECR diet may have

been partially a response to its content of live yeast, the other possibility could be the

increased provision of vitamins of the β-complex from the yeast in the fermented

cassava root; and (ii) the results provide confirmatory evidence that pigs are able to

utilize small quantities of non protein nitrogen NPN recycled to the small intestone for

microbial synthesis to amino acids.

Key words: banana pseudo-stem, diammonium phosphate, probiotic, solid-state

fermentation, urea, yeast

INTRODUCTION

A series of experiments has been carried out recently in Lao PDR (Manivanh

and Preston, 2015; Manivanh and Preston, 2016; Manivanh et al., 2018; Sengxayalth

and Preston, 2017a; Vanhnasin and Preston, 2016; Vanhnasin et al., 2016) with the aim

of defining the potential of the solid-state fermentation process as a means of raising

the nutritive value content of cassava roots and cassava root pulp as the pig diet (Moo

Lath pig in Lao PDR and and Mong Cai pig in Vietnam).

The results of these experiments showed that fermenting the fresh cassava roots

or cassava root pulp with a combination of urea (1-2%), DAP (1-2%) and yeast (3%)

over periods of 5 to10 days resulted in increases of true protein to levels of 7-8% (DM

basis) representing about 60% of the total crude protein derived from the added urea,

DAP and yeast. It has not yet been possible to exceed this true protein fraction by

procedures such as: prior steaming of the carbohydrate source, and/or fermentation

under anaerobic or aerobic conditions. The nature of the approximately 30% of residual

non-protein nitrogen has not been identified. Data presented by Manivanh et al., (2018)

showed that ammonia levels were minimal. These authors hypothesized that the

19

19

residual NPN it could still be in the form of urea, the hydrolysis of which by urease

might be reduced due to the rapid fall in pH with the onset of fermentation.

Despite the apparent limitation of having some 30-40% of the nitrogen in non-

protein form there have been positive results when the protein-enriched pulp or root

was fed to pigs at levels to provide some 25% of the diet protein replacing protein from

ensiled taro foliage (Manivanh and Preston, 2015; Vanhnasin et al., 2016; Sengxayalth

and Preston, (2017b). At levels exceeding 25% of the diet protein, growth rates were

depressed slightly when the PECR replaced a balanced protein source (eg: ensiled taro

foliage) but fell to little over maintenance when the diet was composed of 75% PECR

and 25% of ensiled cassava root, a diet in which all the protein was from PECR

(Sengxayalth and Preston, 2017b).

The following experiment was designed to generate more information on the

effects of increasing dietary levels of PECR replacing a combination of ensiled taro

foliage and ensiled banana pseudo-stem in the diet of growing Moo Lath pigs.

MATERIAL AND METHODS

Location and duration

The experiment was conducted in the experimental area of Souphanouvong

University (SU), in Luang Prabang province, Lao PDR.

Experimental design

Four treatments were compared in a 4*4 Latin Square arrangement with 4 pigs

and 4 periods. The treatments (DM basis) were:

PECR0: Taro silage (TS) 80% + ensiled banana stem (BS) 20%

PECR25: TS 55% + BS 20% + Protein-enriched cassava root 25%

PECR50: TS 30% + BS 20% + Protein-enriched cassava root 50%

PECR75: TS 5% + BS 20% + Protein-enriched cassava root 75

The duration of the experiment was 48 days with 4 periods each of 12 days, the

first 7 days for adaptation then 5 days for data collection (feed residues, feces and urine).

Animals and housing

The experiment was used four male castrated local pigs (Moo Lath pigs), with

average live weight of 15 kg were housed in cages made of bamboo, designed to

separate feces and urine.

Experimental feeds

Taro foliage (leaves and petioles) was harvested from ponds in the Univesity

campus. It was chopped, wilted for 8 hours to reduce the moisture content, and then

ensiled for 14 days before starting the experiment.

20

20

Protein-enrichment of cassava root was processed by following method the

same as experiment 3 (chapter 3) and the ingredient was formulate repeaed from the

best treatment of experiment 1 (chapter 2) the ingreedients were: yeast (3%), urea

(1.4%) and di-ammonium phosphate (DAP) 2%. For urea, yeast and DAP were use the

same as experiment 1, 2 and 3. The mixtures were then allowed to ferment in closed

polyethylene bags for 7 days before feed animal.

Banana stems was processed the same method as experiment 3 (chapter 3)

before feed to animal.

The pigs were fed twice daily (8:00 am and 4:00 pm). The three ingredients

were mixed together before each feed. Feed was offered at ad libitum but with careful

observation of the intake so as to minimize residues. Drinking water was permanently

supplied through drinking nipples.

Measurements and data collection

The pigs were weighed in the morning before the start of each period and one

day after the end of the last period. Feed offered and refused was recorded collected

daily. Samples of feeds offered and refused were taken daily and sored at until the end

of each collection period when they were mixed and sub-samples take for analysis of

DM, ash and N. Feces and urine were collected daily. Each day 20 ml of 15 %

H2SO4 were added to the urine container to maintain the pH of the urine below 4.0. The

feces were stored at 4°C until the end of each collection period when they were mixed

and a sub-sample taken for analysis of DM, ash and N. A sub-sample of urine was

taken daily and stored at 4°C until the end of each collection period when the samples

was mixed and a sub-sample taken for analyses on N.

AOAC, (1990) methods of analysis were followed for analysis of: DM, ash and N in

feeds offered and refused and in feces; N in urine; and true protein after reacting the

samples with trichloro-acetic acid.


The data were analysed with the general linear model (GLM) procedure for

repeated measures in the SAS software (SAS, 2010), as a latinsquare split design. The

repeated measures were the data for each of the 5 consecutive days of data collection

within each period.

The statistical model was: Yijk = μ + Ti + Cj+ R (k) + timel + time (pen) + eijk

Yijk = Dependent variables; μ = Overall mean; Ti = Treatment effect (i=1-4), Cj =

period effect (j=1-4); R (k) = pen effect; time effect (l=1-5); pen within time effect

(Error a), and eijk = random error (b).

21

21

RESULTS AND DISCUSSION

Chemical composition

The true protein in the PECR accounted for 53% of the crude protein (table 1), a value

similar to that reported by Manivanh et al., (2016), Sengxayalth and Preston, (2017a);

Vanhnasin and Preston, (2016).

Table 1. The chemical composition of feed ingredients (% in DM, except DM which is

on fresh basis) DM N*6.25 OM True protein

Taro silage 25.6 15.3 83.4 -

Ensiled banana stem 8.2 4.3 93.1 -

PECR 28.4 13.7 98.4 7.3

Feed intake

The daily DM intake followed a curvilinear trend (y = -56.4x2 + 276x + 366; R²

= 0.70) increasing to a maximum as the proportion of PECR was raised from 0 to 25%

then declining with higher proportions of PECR (table 2). As a function of liveweight

the intakes were high (33 to 44 g DM/kg live weight).

Table 2. Mean values of DM intake by pigs fed protein-enriched cassava root (PECR)

replacing taro silage with constant levels of ensiled banana stem


DM intake, g/day PECR 0 180 307 422 6.13 Taro silage 429 381 177 25 5.29 Banana stem 140 180 154 137 3.25 Total 569c 741a 639b 585c 13.5 <0.001 g/kg LW 33c 44a 38b 35c 0.531 <0.001

abc Means with different letters within the same row differ at p<0.05

Apparent digestibility

The curvilinear trend for apparent digestibility of DM was similar to that for DM

intake (table 3; figure 2) with increases in the digestibility coefficient as PECR replaced

ensiled taro foliage at the 25% level subsequently declining with increasing degree of

replacement by PECR. However, for protein the depression was a linear negative trend

over the whole range of replacement of ensiled taro foliage by PECR. While organic

matter was led in the diet PECR 25% and different among treatment (p = 0.003).

22

22

Table 3. Apparent digestibility (%) of diets with PECR replacing ensiled taro foliage with

constant levels of ensiled banana stem


Dry matter 64.7a 70.9a 64.0ab 56.9b 2.04 <0.001

Organic matter 59.7b 68.4a 62.4ab 57.0b 2.157 0.003

Crude protein 75.0a 74.2a 71.8ab 68.0b 1.63 0.002

abc Means with different letters within the same row are different at P<0.05

Nitrogen balance

N intake and N retention increased with curvilinear trends reaching maximum

levels with 25% PECR in the diet thereafter decreasing (table 4). Part of the increase in

N retention was apparently due to the increased N intake; however, correction of the

data by covariance for differences in N intake did not change the relative pattern of

response to PECR level in the diet. The improvement in N retention with increasing

levels of PECR replacing mixed silages of taro foliage and banana stem contrasts with

the observed linear decrease in apparent N digestibility (table 4).

Table 4. Mean values for N balance in pigs fed protein enriched cassava root replacing taro

silage with constant levels of ensiled banana stem


N balance, g/d

Intake 8.77c 10.6a 9.55b 9.09bc 0.188 <0.001

Feces 2.16b 2.74ab 2.65ab 2.93a 0.180 <0.001

Urine 1.77b 1.78b 2.56a 2.40a 0.122 <0.001

N retention

g/day 4.84b 6.10a 4.34bc 3.77c 0.16 <0.001

% of N digested 73.6a 77.3a 63.7b 60.8b 1.70 <0.001

% of N intake 55.1a 57.5ab 45.6b 41.3b 1.45 <0.001

N retention corrected by covariance for differences in N intake

g/day 4.95b 5.93a 4.33bc 3.83c 0.168 <0.001 abc Means with different letters within the same row are different at p<0.05

DISCUSSION

It has been shown conclusively (Vanhnasin et al., 2016a; Manivanh et al., 2016;

Sengxayalth and Preston, 2017a) that when cassava pulp (or cassava root) is fermented

with urea, DAP and yeast, not all the NPN is converted to true protein, and that some 30%

of the original urea and DAP remains as some form of NPN possibly ranging from

ammonium salts to peptides and amino acids (AA). There is evidence in humans that NPN

in the form of ammonium chloride was partly converted to amino acids by the action of

23

23

microbes in the small intestine (Patterson et al., 1995) and Stein et al., 1996). Colombus et

al., (2014) infused urea into the cecum of pigs fed a diet deficient in the amino acid valine,

and showed that it was recycled to the small intestine where it was converted by bacteria

into amino acids with the result that N retention was increased. These findings were

corroborated by Mansilla et al., (2015).

Amino acid synthesis from dietary NPN could be the explanation for the

positive effects on growth rate at the lower level of substitution of soybean protein by

protein-enriched cassava pulp, since protein was set at the limiting level of 10% of diet

DM. At this level of dietary protein, additional amino acids resulting from microbial

synthesis of amino acids from NPN could have played a critical role in increasing

growth rate. However, at higher rates of substitution of 50 and 75% of the taro protein

by protein-enriched cassava root, the levels of residual NPN (ammonia and urea) may

have exceeded the capacity of the gut microbes to synthesize it into amino acids with

resultant toxic effects of the ammonia leading to reduced feed intake and therefore

reduced growth rate.

The other factors to be taken into consideration are the possible “prebiotic and

probiotic” effects arising from the live yeast and lactobacilli present in the fermented

cassava pulp. Thiep, (2017) unpublished data) reported concentrations of yeast of 9

million CFU/g and lactobacilli 17 million CFU/g in cassava pulp fermented with yeast,

urea and DAP. Positive effects on N retention in Moo Lath pigs were reported by Sivilai

et al., (2017) when rice distillers’ by-product and brewers’ grains were fed at 4% of the

diet DM. Both these dietary supplements are equally rich in live yeast and lactobacilli

(Thiep, 2017) unpublished data.

The issues that are raised are: (i) the benefits from 25% PECR in the diet were

due to the presence of live yeast (estimated to be about 1% of the DM of the PECR25

diet) acting as a probiotic and: (ii) pigs can apparently utilize small quantities of non-

protein-nitrogen through absorption of the NPN from the large intestine and subsequent

recycling in the blood to the small intestine where microbes use the NPN for synthesis

of amino acids (Colombus et al., 2014).

The other interesting observation from this experiment is that N retention was

only marginally depressed even with as much as 75% of the diet in the form of PECR,

which is in marked contrast with the report of Sengxayalth and Preston, (2017b) that

when 75% of the diet was in the form of Protein-enriched cassava root the growth rates

were reduced almost to zero. The difference between the two experiments was the

nature of the remaining 25% of the diet DM. In the research of Sengxayalth and

Preston, (2017b) this was in the form of ensiled cassava root pulp whereas in the

present experiment it was a combination of ensiled taro foliage (5%) and ensiled

banana pseudo-stem (30%). These latter feeds would have been much richer in

vitamins, minerals and trace elements than the PECR which formed the balance of the

diet in the experiment of Sengxayalth and Preston, (2017b). This cannot be proved in

the absence of relevant biochemical analytical data in both trials, but it is an argument

24

24

for the benefits of having at least a part of the dietary protein being provided by

nutrient-ich foliages such as taro.

CONCLUSIONS

Enriching the protein content of cassava root (protein-enriched cassava root) by

fermenting it with urea, diammonium phosphate and yeast and including the

PECR at 25% in a diet of ensiled cassava root, ensiled taro foliage and ensiled

banana pseudostem, led to increases in feed intake, diet digestibility and N

retention in native Moo Lath pigs.

These criteria declined linearly when the proportions of protein-enriched

cassava root were increased to 50 and 75% of the diet DM.

It is suggested that: (i) the benefits from the 25% protein-enriched cassava root

diet may have been partially a response to its content of live yeast and the other

possibility could be the increased provision of vitamins of the β-complex from

the yeast in the fermented cassava root and (ii) the results support earlier

research showing that pigs are able to utilize small quantities of NPN recycled

to the intestine for microbial

GENERAL CONCLUSIONS

The true protein in cassava root increased with a curvilinear trend (R2 = 0.98) from

2.3 to 6.87% in DM as the fermentation time increased from zero to 14 days, the proportion

of true protein in crude protein increasing from 24.6 to 63.7 over the same period.

Increasing the proportion of DAP from zero to 2% of the substrate DM increased the

true protein from 5.6 to 7.3%% after 14 days of fermentation. 30% of the original root

DM was fermented in the partial conversion of root carbohydrate to true protein after

14 days of fermentation. Steaming the cassava root prior to fermentation appeared to

have a slightly positive effect on conversion of crude to true protein.


from 5.8 immediately after mixing the substrate, to 5.4 in 3h and to 3.43 after 7 days.

The level of crude protein after mixing the substrate and additives was 10.35% in DM

and did not change over the 7 days of fermentation. There were no differences between

the aerobic and anaerobic condition, other than a tendency for the pH to fall slightly

more quickly in the first 4 days in the anaerobic condition followed by a slower rate of

fall to reach almost the same final value after 7 days, as for the aerobic condition. It is

suggested that the incomplete conversion of urea-N and ammonia-N to yeast protein is

because of incomplete hydrolysis of urea to ammonia due to action of urease being

inhibited by the fall in pH during the fermentation.

There were positive linear responses in DM intake, live weight gain, feed

conversion when protein-enriched cassava root partially replaced taro silage in a basal

diet of ensiled banana stem fed to Mou Lath pigs. Utilization of inexpensive, locally

available feed resources, such as taro foliage, Banana stem and cassava root, cassava

root can be improving nutritive value by fermented with yeast, urea and di-ammonium

25

25

phosphate (DAP), have the potential to improve the economical efficiency of

smallholder pig production in Laos.

Enriching the protein content of cassava root (protein-enriched cassava root) by

fermenting it with urea, diammonium phosphate and yeast and including the protein-

enriched cassava root at 25% in a diet of ensiled cassava root, ensiled taro foliage and

ensiled banana pseudostem, led to increases in feed intake, diet digestibility and N

retention in native Moo Laath pigs and improvement in growth rate from feeding the

protein-enriched cassava root could be the result of its superior biological value

compared with the protein in the taro foliage. These criteria declined linearly when the

proportions of protein-enriched cassava root were increased to 50 and 75% of the diet

DM. It is suggested that: (i) the benefits from the 25% protein-enriched cassava root

diet may have been partially a response to its content of live yeast, the other possibility

could be the increased provision of vitamins of the β-complex from the yeast in the

fermented cassava root and (ii) the results support earlier research showing that pigs

are able to utilize small quantities of NPN recycled to the intestine.

ĐẠi hỌc huẾ - sdh.hueuni.edu.vnsdh.hueuni.edu.vn/attachments/article/1355/tomtatla.pdf ·...

Documents