Kết quả thử nghiệm sản xuất và ứng dụng bột đạm từ trùn quế trong chăn nuôi lợn lai sau cai sữa

Trùn quế (Perionyx excavatus) là loài sinh vật có ích trong cải tạo, cung cấp dưỡng chất cho đất nông nghiệp. Với hàm lượng đạm cao trong thịt, trùn quế được cho là nguồn dưỡng chất dồi dào cho ngành chăn nuôi. Các nhà nghiên cứu của Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh bằng hệ thống lên men bán tự động, đã tiến hành thuỷ phân thịt trùn quế. Hỗn hợp lên men được bổ sung thêm 5% rỉ đường, 1% enzyme protease SEB-Neutral PL vào thịt trùn quế. Dịch thuỷ phân được sấy phun với 20% maltodextrin M100 tạo thành bột đạm hoà tan dễ bảo quản, vận chuyển và bổ sung thức ăn cho chăn nuôi. Đàn lợn thử nghiệm là giống lai Yourshire và Landrace được sử dụng 2% bột đạm từ thịt trùn quế trong khẩu phần ăn, có tốc độ tăng trưởng cao, sức khoẻ và hoạt động sinh lý ổn định. Theo các nhà nghiên cứu, từ kết quả mang lại thử nghiệm sẽ tiếp tục tiến hành trên nhiều đối tượng khác, nhằm sớm thương mại hoá sản phẩm bột đạm từ trùn quế. Bài viết tổng hợp những nét nổi bật của công trình nghiên cứu này.

1. Vai trò của trùn đất và vấn đề đặt ra trong chăn nuôi gia súc gia cầm

Trùn đất là nhóm sinh vật có vai trò quan trọng trong nông nghiệp, góp phần cải tạo cấu trúc đất, xử lý xác bã hữu cơ, trùn đất còn được sử dụng rộng rãi trong kỹ nghệ chăn nuôi gia súc, gia cầm. Theo nhiều nghiên cứu, protein trong thịt trùn chiếm tới 65%, chất béo 14%, carbonhydrate 14% trọng lượng khô. Thịt trùn giàu lysine và methionine, hàm lượng arginine, lysine, glutamic acid và leucine cao hơn hẳn bột cá; lượng tryptophan trong thịt trùn cao gấp 4 lần bột máu và 7 lần so với gan bò. Các loại protein trong thịt trùn là nguồn dưỡng chất dễ hấp thu đối với vật nuôi, đang được sử dụng phổ biến làm nguồn dinh dưỡng bổ sung cho chăn nuôi ở nhiều quốc gia. Thịt trùn đã được chứng minh là có tác động tích cực lên sự tăng trưởng của nhiều loài cá nuôi, sau khi được thuỷ phân, thịt trùn tạo ra một dung dịch peptide và các amino acid tự do, dung dịch này sẽ dễ hấp thu và thể hiện chức năng nuôi gia súc và  gia cầm, tạo thuận lợi cho công nghiệp hoá chế biến thức ăn chăn nuôi. Quá trình thuỷ phân thịt trùn có thể được thực hiện bằng cách sử dụng enzyme hoặc bằng các quá trình hoá học. Nhiều nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng enzyme có nhiều ưu thế. Sản phẩm thuỷ phân bởi enzyme có hiệu suất cao, hạn chế tác động phụ và bảo tồn được giá trị dinh dưỡng của sản phẩm sau thuỷ phân.

Có nhiều nghiên cứu ứng dụng enzyme trong công ngiệp chế biến thức ăn cho vật nuôi. Việc thuỷ phân protein bằng enzyme đã được tiến hành trong nhiều loại thử nghiệm như protein của cá, gà và lợn đã mang lại hiệu quả cao. Tuy nhiên đến nay, còn ít nghiên cứu về sử dụng enzyme để thuỷ phân thịt trùn đất làm nguồn thức ăn bổ sung cho gia súc, gia cầm. Từ thực tế đòi hỏi, các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh đã thuỷ phân thịt trùn, chuyển dịch thuỷ phân thành dạng bột khô hoà tan nhằm kéo dài thời gian bảo quản, tạo thuận tiện trong vận chuyển và sử dụng. Qua đó,  bước đầu đánh giá được hiệu quả sử dụng bột dinh dưỡng này trên đàn lợn con sau cai sữa.

2. Vật liệu sử dụng và phương pháp nghiên cứu

2.1. Vật liệu nghiên cứu

Trùn quế được sử dụng để lên men tạo dịch và bột dinh dưỡng là giống Perionyx excavates, do công ty Cổ phần Trùn quế Củ Chi (thành phố Hồ Chí Minh) cung cấp. Phụ gia enzyme Protease SEB-Neutral PL có nguồn gốc Ấn Độ, được công ty Hưng Thịnh Việt Nam cung cấp. Việc thử nghiệm được thực hiện trên giống lợn lai Yourshire và Landrace tại trại chăn nuôi Vĩnh Khánh thuộc Công ty Cổ phần xuất nhập khẩu nông sản thực phẩm An Giang (tỉnh An Giang).

2.2. Quá trình thủy phân và hiệu suất cần đạt

Trùn quế được làm sạch trong nước, sau đó ráo nước và phân thành từng lô với khối lượng bằng nhau (20g). Các túi đựng trùn quế được cấp đông để thực hiện các thí nghiệm theo kế hoạch. Trùn được lên men theo từng nghiệm thức nhất định. Thành phần cơ bản của mỗi nghiệm thức là trùn quế, enzyme protease, rỉ đường và nước. Thể tích sau cùng của mỗi thử nghiêm là 50ml. Hỗn hợp thử nghiệm được chứa trong cốc thuỷ tinh đặt trên máy khuấy và gia nhiệt ở 10 vị trí Nhiệt độ lên men được duy trì khoảng 40℃ với tốc độ khuấy 130 vòng/phút. Hiệu suất thuỷ phân được tính dựa trên phần còn lại của cơ chất sau quá trình thuỷ phân. Kết thúc quá trình thuỷ phân,1 ml dịch được cho vào microtube, ly tâm với 14.000 vòng ở 4℃ trong 10 phút. Phần dịch nổi được tách riêng với khối lượng phần cặn lắng.

2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thuỷ phân thịt trùn quế

Để có được việc lên men tốt, thịt trùn quế được xử lý và lên men với nhiều công thức khác nhau. Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm để nguyên thịt trùn và xay trùn, trong lên men tĩnh hoặc có khuấy trộn, nồng độ rỉ đường thay đổi từ 0 đến 40%. Việc khảo sát nồng độ enzyme bổ sung từ 0 – 4% nhằm tìm kiếm loại hỗ trợ cho hoạt động của enzyme protease SEB-Neutral PL như Zn 2+, Al, Fe ,+  Ca 2+ , Mg 2+và Mn Các thử nghiệm được thực hiện ở 40℃ và đô pH 6,5, theo khuyến cáo của nhà sản xuất enzyme.

2.4. Phương pháp sấy phun sản xuất bột đạm từ thịt trùn quế

Dịch thuỷ phân có bổ sung thêm 20% Maltodextrin (M100), được cung cấp bởi công ty Brenntag và sấy phun được thực hiện trong hệ thống sấy phun công nghiệp của công ty Cổ phần BV pharma. Hệ thống sấy được vận hành với tốc độ cấp dịch 100 ml/phút, nhiệt độ buồng sấy 135ºC, nhiệt độ thu hồi ở 85ºC.

2.5. Bố trí thực nghiệm trên đàn lợn con sau cai sữa

Đàn lợn sau cai sữa (khoảng 26 ngày tuổi) không phân biệt giới tính với trọng lượng trung bình 7,0±1,0 kg được chia thành 4 lô. Mỗi lô gồm 12 cá thể được chia thành 2 ngăn. Mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần. Bột đạm bổ sung được phối trộn trực tiếp vào cám và cung cấp cho đàn lợn theo các nghiệm thức khác nhau, bao gồm Lô A là lô đối chứng, chỉ cho ăn thức ăn của trại. Lô B bổ sung thêm 10g bột 4đạm/kg vào thức ăn của trại. Lô C: bổ sung thêm 20g bột đạm/kg thức ăn. Lợn được nuôi cho đến khi đàn đủ tuổi và trọng lượng để chuyển qua giai đoạn nuôi thịt. Sau  4 tuần thử nghiệm, hàm lượng bạch cầu trong máu lợn được ghi nhận để sơ bộ đánh giá sức khoẻ của đàn lợn nuôi.

2.6. Xác định tỷ lệ tiêu chảy và lượng bạch cầu trong máu lợn

Đàn lợn thử nghiệm được cho ăn 4 lần/ngày. Mỗi lần thức ăn được đổ thành nhiều đợt vào máng. Lượng thức ăn được thay đổi theo từng ngày phù hợp với nhu cầu thực tế của đàn lợn. Bột dinh dưỡng bổ sung được cấp vào ngay lần đổ đầu tiên của mỗi lần cho ăn, để đảm bảo đàn lợn ăn hết chất bổ sung này. Trọng lượng lợn được xác định 1 tuần/lần bằng cách cân tổng đàn trong từng 2 ngăn (gồm 6 cá thể).

Số lượt tiêu chảy được ghi nhận theo từng máng ăn (2 ngăn chuồng với 6 cá thể) trong suốt quá trình nuôi 4 tuần. Sau 4 tuần nuôi, tiến hành thu mẫu máu của từng cá thể để xác định lượng bạch cầu tổng số theo phương pháp đếm tại buồng đếm bạch cầu.

2.7. Phương pháp thống kê và xử lý số liệu

Giá trị kết quả của thử nghiệm là trung bình của 3 lần lặp lại. Số liệu được tính toán, vẽ biểu đồ trên Microsoft Excel 2013 và được xử lý thống kê bằng phương pháp Anova của phần mềm GraphPad.

Về hiệu suất thuỷ phân thịt và ảnh hưởng của các nhân tố thử nghiệm

Thịt tùn quế được lên men phù hợp với hoạt động của enzyme;trong điều kiện khuấy đảo cho hiệu suất cao hơn các nghiệm thức khác. Sau 18 giờ lên men có khuấy đảo hiệu suất thuỷ phân cao hơn lên men tĩnh (so sánh với trùn nguyên con cao gấp 3 lần). Điều này chứng tỏ hoạt tính của enzyme sẽ tốt hơn khi tiếp xúc nhiều và trên bề mặt lớn của khối cơ chất; việc khuấy đảo còn giúp nhiệt độ của phản ứng đồng đều, hiệu suất phản ứng ổn định hơn.

Hiệu suất thuỷ phân thịt trùn quế cao nhất sau 18 giờ lên men, không có sự khác biệt khi bổ sung 1% hay 5% rỉ đường. Cả 2 nghiệm thức này đều cho hiệu suất thuỷ phân trên 80% Tuy nhiên, ở nghiệm thức chỉ sử dụng 1% rỉ đường, sản phẩm lên men có mùi thối, dịch lên men đục, có biểu hiện của nhiễm khuẩn. Ở nghiệm thức bổ sung 5% rỉ đường, sản phẩm lên men trong có màu nâu cánh gián đẹp và có mùi thơm.

Ảnh hưởng của rỉ đường. Trong thử nghiệm bổ sung 40% rỉ đường, hiệu suất thuỷ phân giảm mạnh chứng tỏ, việc thuỷ phân thịt trùn quế có sự tham gia của hệ vi sinh vật trong tự nhiên, các vi sinh vật này ngoài việc thuỷ phân protein từ thịt thành dịch đạm còn tạo sản phẩm phụ có thể gây mất cảm quan thậm chí gây độc trên sản phẩm lên men. Nồng độ rỉ đường tăng cao giúp ức chế hoạt động của hệ vi sinh vật phân giải protein, nhưng nồng độ cao cũng ức chế hoạt động của enzyme protease bổ sung. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của các tác già đã khảo sát về ảnh hưởng của mật rỉ đường đến hoạt động của các chủng vi sinh vật phân giải carbonhydrate (năm 2019).

Về khía cạnh thống kê, sự tăng trọng của đàn lợn trong lô C không quá khác biệt so với các lô còn lại. Nhưng, trong ngành chăn nuôi tỷ lệ khác biệt này lại có ý nghĩa. Việc bổ sung 1 thành phần nào đó vào khẩu phần ăn của lợn sẽ gây tác động lên hệ tuần hoàn và miễn dịch.

Thông số cơ bản để đánh giá tác động của thức ăn bổ sung lên sinh lý là hàm lượng bạch cầu trong máu heo sau khi ăn thức ăn bổ sung. Sau 4 tuần thực nghiệm, lấy máu sau tai lợn con thử nghiệm để xác định số lượng bạch cầu, với số lượng trung bình ở các cá thể lợn thử mghiệm đều ở giá trị sinh lý bình thường, số lượng này phù hợp với các báo cáo trước đây đã cho thấy, không có sự khác biệt về số lượng bạch cầu ở các lô lợn thử nghiệm. Việc cho lợn con ăn thêm bột đạm từ thịt trùn quế không gây tác động xấu lên hoạt động sinh lý cũng như không gây kích ứng miễn dịch ở bầy lợn con.

3. Thay lời kết luận

Trùn quế là nguồn nguyên liệu dồi dào, hàm lượng đạm cao và hữu ích. Việc nghiên cứu chế biến thịt trùn quế thành các dạng sản phẩm thương mại có giá trị cao luôn là nhu cầu cấp thiết. Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã thành công trong tạo bột đạm từ thịt trùn quế bằng công nghệ thuỷ phân sinh học và kỹ thuật sấy phun. Sản phẩm tạo ra có giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan phù hợp với việc bổ sung cho đàn lợn con sau cai sữa. Qua thực nghiệm thành công trên đàn lợn con sau cai sữa của trại chăn nuôi Vĩnh Khánh thuộc Công ty Cổ phần xuất nhập khẩu nông sản thực phẩm An Giang. Đàn lợn ăn bột đạm bổ sung đã có sự tăng trưởng đáng ghi nhận và có sức khoẻ ổn định sau thử nghiệm. Đây là dấu hiệu tích cực để tiếp tục thực hiện các nghiên cứu trên nhiều đối tượng khác nhau để có thể thương mại hoá sớm sản phẩm bột đạm từ thịt trùn quế./.