tiểu luận học phần dinh dưỡng vật nuôi đề tài tổng quan về năng lượng và nhu cầu năng lượng đối với vật nuôi

Khi các hợp chất hoá học được chuyển từ loại hợp chất có mức năng lượng cao sang các hợp chất có mức năng lượngthấp, một phần năng lượng được giải phóng để sử dụng cho các hoạt động hữud

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN NÔNG NGHIỆP & TÀI NGUYÊN

-o0o TIỂU LUẬN HỌC PHẦN DINH DƯỠNG VẬT NUÔI

ĐỀ TÀI TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG VÀ NHU CẦU NĂNG LƯỢNG

ĐỐI VỚI VẬT NUÔI

Nghệ An, tháng 5 năm 2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN NÔNG NGHIỆP & TÀI NGUYÊN

-o0o TIỂU LUẬN HỌC PHẦN DINH DƯỠNG VẬT NUÔI

ĐỀ TÀI TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG VÀ NHU CẦU NĂNG LƯỢNG

ĐỐI VỚI VẬT NUÔI

Nghệ An, tháng 5 năm 2024

Lời cam đoan

Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân em và được sựhướng dẫn khoa học của giảng viên TS Nguyễn Đinh Vinh Các nội dung nghiên cứu

trong đề tài “Tổng quan về năng lượng và nhu cầu năng lượng của vật nuôi ” của

em là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây Những số liệutrong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được cá nhân thuthập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ nguồn gốc Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lậnnào em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung bài tiểu luận của mình

Tác giả( ký và ghi rõ họ tên)

Trần Đức Anh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Các nội dung nghiên cứu chính 2

4 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu: 2

5 Thời gian thực hiện:Từ ngày 22/5/2024 đến ngày 9/5/2024 2

1 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG CỦA VẬT NUÔI 3

1.1 Khái niệm 3

1.2 Phương pháp xác định năng lương 5

1.2.1 Xác định trực tiếp 5

1.2.2 Xác định gián tiếp thông qua trao đổi chất 5

1.2.3 Đo trao đổi hô hấp ở gia súc không nuôi nhốt 8

1.2.4 Đo năng lượng tích lũy bằng kỹ thuật cân bằng carbon - ni 8

1.3 Các dạng năng lượng ở vật nuôi 10

1.3.1 Năng lượng thô(GF) 10

1.3.2 Năng lượng tiêu hoá của thức ăn (Digestible Energy – DE) 12

1.3.3 Năng lượng trao đổi của thức ăn (Metabolisable Energy- ME) 12

1.3.4 Sinh nhiệt của thức ăn (Heat Increment-HI) 14

1.3.5 Năng lượng thuần (Net Energy - NE) và tích luỹ năng lượng 15

1.4 Sự biến đổi các dạng năng lượng ở vật nuôi 16

1.4.1 Tiêu hóa và hấp thu 16

1.4.2 Chuyển hóa 16

1.4.3 Sử dụng năng lượng 16

1.4.4 Các dạng năng lượng chính và chuyển hóa 16

1.4.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự biến đổi năng lượng 16

1.5 Gía trị năng lượng trong thức ăn 17

1.5.1 Đơn vị đo lường 17

1.5.2 Phương pháp xác định giá trị năng lượng: 17

1.5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến giá trị năng lượng: 17

1.5.4 Các loại giá trị năng lượng: 18

1.5.5 Ứng dụng trong dinh dưỡng 18

1.6 Các dạng năng lượng tích lũy ở vật nuôi 18

1.6.1 Cơ chế tích luỹ 18

1.6.2 Các dạng tích luỹ chính: 18

1.6.3 Yếu tố ảnh hưởng đến tích luỹ năng lượng 19

1.6.4 Ý nghĩa trong chăn nuôi 19

1.6.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến tích luỹ năng lượng 19

1.7 Các yếu tổ ảnh hưởng đến nhu cầu năng lượng của vật nuôi 19

1.7.1 Yếu tố sinh học 19

1.7.2 Yếu tố môi trường 20

1.7.3 Yếu tố dinh dưỡng 20

1.7.4 Yếu tố hoạt động 20

1.7.5 Yếu tố sức khỏe 20

2 NHU CẦU NĂNG LƯỢNG Ở VẬT NUÔI 21

2.1 Nhu cầu năng lượng cho duy trì 21

2.1.1 Phương pháp nhân tố 21

2.1.2 Phương pháp nuôi dưỡng 21

2.2 Nhu cầu năng lượng cho tăng trưởng 22

2.2.1 Đối với động vật nhai lại 22

2.2.2 Đối với lợn 23

2.2.3 Đối với gia cầm 24

2.3 Nhu cầu năng lượng cho gia súc mang thai 25

2.3.1 Đối với lợn 25

2.3.2 Đối với bò 25

2.4 Nhu cầu năng lượng cho gia súc tiết sữa 26

2.5 Nhu cầu năng lượng cho gia cầm đẻ trứng 27

2.5.1 Đặc điểm gia cầm đẻ trứng 27

2.5.2 Nhu cầu năng lượng 28

2.6 Nhu cầu năng lượng cho lợn nái mang thai 29

2.6.1 Đặc điểm 29

2.6.2 Nhu cầu năng lượng 29

THẢO LUẬN 31

KẾT LUẬN 34

TÀI LIỆU THAM KHÀO 35

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong những năm gần đây ngành chăn nuôi đang trở thành ngành mũi nhọntrong việc phát triển kinh tế của các hộ nông dân trong cả nước, cùng với sự phát triểnnhanh của khoa học kỹ thuật thì ngành chăn nuôi đã cung cấp một lượng lớn thựcphẩm giá trị dinh dưỡng cao cả về số lượng cũng như chất lượng cho xã hội và đem lạihiệu quả kinh tế không nhỏ Trong đó chăn nuôi gia cầm đang được chú trọng vàkhuyến khích tới các hộ nông dân trong cả nước

Dinh dưỡng vật nuôi là môn học cơ sở, là phần không thể tách rời của các mônhọc chăn nuôi Nếu công tác giống và công tác chuồng trại thú y đã tốt, thì vai trò củakhoa học dinh dưỡng với việc chi phí để tạo ra 1 đơn vị sản phẩm chăn nuôi chiếmmột vị trí hết sức quan trọng để thu được sản phẩm có giá trị cao, giá thành hạ Trongchăn nuôi chi phí thức ăn có thể chiếm tới 70% tổng giá thành sản phẩm Sự sinhtrưởng và phát triển của vật nuôi chịu sự tác động trực tiếp bởi tính hoàn hảo của thức

ăn Khi đảm bảo đúng nhu cầu dinh dưỡng cho vật nuôi thì con vật sinh trưởng pháttriển nhanh, thời gian nuôi ngắn lại, khối lượng xuất chuồng cao và hiệu quả kinh tếcao và ngược lại nếu không đáp ứng được nhu cầu dinh dưỡng của con vật

Nhu cầu năng lượng ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ của vật nuôi, rất nhiềubệnh phát sinh do thức ăn không đáp ứng được nhu cầu năng lượng của vật nuôi Cóthể gây chết hàng loạt nếu thiếu những thành phần dinh dưỡng quan trọng trong thờigian dài, Hay thức ăn không đạt đến độ hoàn hảo, cân đối thì có thể làm giảm sự sinhtrưởng phát triển của vật nuôi

Hoặc đối với vật nuôi làm giống có thể gây ảnh hưởng mạnh đến khả năng sinhdục của con vật, giảm sức sống của tinh trùng, tế bào trứng, giảm khả năng thụ tinh,chết thai, sẩy thai

Nhiều nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng của dinh dưỡng và nhu cầu năng lượng

là rất lớn đến với vật nuôi.Do đó để có thêm số liệu khoa học khuyến cáo cho hộ chăn

nuôi Xuất phát từ thực tế trên, em thực hiện đề tài: “Tổng quan về năng lượng và nhu cầu năng lượng của vật nuôi”

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Nêu được tổng quan về năng lượng của vật nuôi và các yếu tố ảnh hưởng dếnnhu cầu năng lượng của vật nuôi

- Biết được nhu cầu năng lượng ở các mức khác nhau

3 Các nội dung nghiên cứu chính

- Tổng quan về năng lượng ở vật nuôi

- Các nhu cầu năng lượng của vật nuôi

4 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu:

- Đối tượng nghiên cứu: Năng lượng ở vật nuôi

- Phương pháp phân tích, tổng hợp lý thuyết từ các tài liệu

- Phương pháp thu thập tài liêu sơ cấp và thứ cấp

- Phương pháp so sánh và thảo luận

5 Thời gian thực hiện:Từ ngày 22/5/2024 đến ngày 9/5/2024

NỘI DUNG

1 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG CỦA VẬT NUÔI

1.1 Khái niệm

Từ năng lượng bắt nguồn từ tiếng Hylạp và có nghĩa là trong công việc

"in work" (en ergon) Công việc của các tế bào là co bóp tự thân, vận chuyểntích cực các phân tử và ion, tổng hợp các đại phân tử từ các phân tử nhỏ bé.Nguồn năng lượng cho các hoạt động ấy là năng lượng hóa học dự trữ trongthức ăn gia súc ăn vào Các cầu nối năng lượng giữa các nguyên tử hoặc phân

tử chính là nguồn năng lượng tiềm năng, nguồn năng lượng này được giảiphóng khi các cầu nối trên bị bẻ gãy Khi các hợp chất hoá học được chuyển

từ loại hợp chất có mức năng lượng cao sang các hợp chất có mức năng lượngthấp, một phần năng lượng được giải phóng để sử dụng cho các hoạt động hữudụng theo công thức:

Năng lượng tự do (free energy ) FE = H – T.S

Ở dây: H = enthalpy (hàm lượng nhiệt năng trong hệ thống), T =Nhiệt

độ tuyệt đối, S = entropy (độ hỗn loạn: degree of disorganizationHiểu biết các quá trình tạo ra năng lượng sinh học là cơ sở của khoa học về

dinh dưỡng vì tất cả các quá trình xẩy ra trong cơ thể động vật khi thức ăn bị

tiêu hoá và tham gia vào quá trình trao đổi chất là các quá trình sinh ra hoặc

lấy đi năng lượng

Năng lượng thường được biểu thị là giá trị nhiên liệu của thức ăn gia súc

"fuel value" và bao gồm ba nhóm chất dinh dưỡng chính: carbohydrate,

protein và mỡ Việc biểu thị như vậy cho phép chúng ta xác định được quan

hệ về lượng giữa các chất dinh dưỡng ăn vào và hiệu quả dinh dưỡng - cơ sở

để dự đoán năng suất gia súc

Ngày nay, chúng ta biết rằng có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sử dụng

năng lượng ở gia súc ngay cả khi nhu cầu các chất dinh dưỡng cụ thể như

protein, vitamin và muối khoáng đã được đáp ứng đầy đủ thì nhu cầu về

năng lượng vẫn còn là một câu hỏi Gia súc cần năng lượng để trước hết

cho các chức năng thiết yếu như: Hoạt động cơ học của cơ, hoạt động hoá

học, vận chuyển chủ động các cơ chất ngược gradient nồng độ và tổng hợp

các thành tố cần thiết của cơ thể như: hormone, enzyme Ở gia súc đói, năng

lượng cho các chức năng này có được từ quá trình dị hoá nguồn dự trữ của

cơ thể (catabolism) trước hết là glycogen sau đó là mỡ và protein Gia súc

cần năng lượng của thức ăn để đáp ứng nhu cầu duy trì và ngăn ngừa dị hóa,

khi năng lượng thức ăn được dùng cho các hoạt động của cơ và các hoạt

động hoá học trong quá trình duy trì, gia súc ở trạng thái ngủ và tổng năng

lượng tiêu dùng được chuyển thành nhiệt và có nhiệm vụ duy trì hoạt động

của cơ thể gia súc

Ở gia súc đói, lượng nhiệt sản xuất ra đúng bằng năng lượng của mô bị dị

hoá và khi đo đạc trong những điều kiện nhất định, năng lượng này được gọi

là năng lượng trao đổi cơ bản (basal metabolism) Ứơc tính năng lượng trao

đổi cơ bản cho phép ước tính nhu cầu năng lượng cho duy trì của gia súc

Năng lượng do thức ăn cung cấp lớn hơn năng lượng cần cho duy trì sẽ được

sử dụng cho các chức năng sản xuất khác Ở gia súc non, năng lượng về cơ

bản được dự trữ trong protein ở các mô cơ, trong khi gia súc trưởng thành

năng lượng được dự trự nhiều hơn ở các mô mỡ và ở gia súc tiết sữa năng

lượng của thức ăn sẽ chuyển thành năng lượng trong sữa và năng lượng để

nuôi thai Có thể nói là không có chức năng nào, kể cả chức năng duy trì có

được ưu thế tuyệt đối về sử dụng năng lượng

Vậy một hệ thống năng lượng là gì? Hiểu theo nghĩa đơn giản nhất hệ thống

năng lượng là một tập hợp các quy luật liên kết lượng năng lượng ăn vào của

một gia súc với năng suất hay khả năng sản xuất của con vật đó Hệ thống

này được dùng để hoặc chẩn đoán năng suất của gia súc từ một mức năng

lượng ăn vào nào đó hoặc để tính toán lượng năng lượng ăn vào cần thiết để

có được một mức năng suất nào đó Một hệ thống năng lượng đơn giản nhất

cũng phải bao gồm hai bộ số liệu: một bộ số liệu về nhu cầu năng lượng của

gia súc và bộ kia là số liệu về giá trị năng lượng của thức ăn Hai bộ số liệu

này được biểu thị bằng cùng một đơn vị

1.2 Phương pháp xác định năng lương

1.2.1 Xác định trực tiếp

Gia súc không dự trữ nhiệt, hay nói khác hơn là chúng chỉ giữ nhiệt trong

một thời gian tương đối ngắn Như vậy nếu chúng ta đo đạc suốt 24 h hoặc

lâu hơn thì có thể nói rằng lượng nhiệt thoát ra khỏi cơ thể gia súc đúng bằng

lượng nhiệt gia súc sản xuất ra

Để đo HI của một thức ăn, gia súc được cho ăn thức ăn đó ở 2 mức ME ăn

vào và nhiệt sản xuất ra được đo ở cả 2 mức này Sở dĩ phải đo ở hai mức

ME ăn vào vì một phần nhiệt sản xuất ra từ cơ thể gia súc là từ trao đổi cơ

bản Tăng lượng thức ăn ăn vào làm tăng nhiệt sản xuất ra, nhưng trao đổi cơ

bản vẫn giữ nguyên Tăng nhiệt sản xuất ra như vậy chính là năng lượng

nhiệt (HI) của thức ăn cho ăn thêm Cách tính HI của thức ăn thể hiện ở sơ

đồ 3.2

Trong đồ thị này: A: là trao đổi cơ bản; B, C là nhiệt sản xuất ra ở hai mức

năng lượng trao đổi ăn vào 40 và 100MJ để đơn giản người ta coi quan hệ

giữa nhiệt sản xuất và ME ăn vào là tuyến tính Tuy nhiên, nó không luôn

luôn là như vậy

Ở ví dụ trên đồ thị 3.2, hai mức ME ăn vào 40 và 100 MJ được áp dụng, việc

tăng 60 MJ ăn vào (BD) làm tăng sản xuất nhiệt (CD = 24MJ) Vậy, sinh

nhiệt của thức ăn: HI = CD/BD hay 24/60 = 0,4

Cũng có thể chỉ dùng một mức ME ăn vào để tính HI HI trong trường hợp

này chính là sự khác biệt giữa nhiệt sản xuất ra ở mức trao đổi cơ bản và

nhiệt sản xuất ra ở gia súc được cho ăn Trong đồ thị 3.2 HI = BE/AE =

16/40= 0,4

Vì đo nhiệt lượng trực tiếp đòi hỏi chi phí cao cho xây dựng và vận hành nên

hiện nay hầu hết các nghiên cứu về trao đổi nhiệt được tiến hành bằng

phương pháp gián tiếp

1.2.2 Xác định gián tiếp thông qua trao đổi chất

Các chất bị ôxy hoá trong cơ thể và năng lượng giải phóng từ sự ôxy hoá sau

đó chuyển thành nhiệt chủ yếu là ba loại chất cơ bản: carbohydrate, mỡ và

Một gam phân tử O2 chiếm thể tích 22,4 lít ở điều kiện nhiệt độ và áp suất

bình thường Như vậy một gia súc thu được năng lượng từ ôxy hoá glucose

sẽ sản xuất 2820 KJ/(6 x 22,4) = 20,98 KJ nhiệt Với một hỗn hợp

carbohydrate giá trị trung bình là 21,12 KJ/lít Những giá trị này được gọi là

đương lượng nhiệt của ôxy và được sử dụng trong đo nhiệt gián tiếp để ước

tính nhiệt sản xuất ra từ lượng ôxy tiêu thụ đối với một gia súc ôxy hoá hỗn

hợp mỡ, đương lượng nhiệt của ôxy là 19,61 KJ/ lít

Gia súc thông thường không chỉ thu được năng lượng từ mỡ hoặc

carbohydrate riêng lẻ Chúng ôxy hoá hỗn hợp mỡ, carbohydrate (và cả

protein), vì vậy để có thể áp dụng đương lượng nhiệt thích hợp khi chuyển

lượng ôxy tiêu thụ thành năng lượng nhiệt cần phải biết bao nhiêu ôxy được

sử dụng cho mỗi chất dinh dưỡng Một tỷ lệ đã được tính toán là thương số

hô hấp (Respiration quotient - RQ) đây là tỷ lệ giữa thể tích CO2 mà cơ thể

gia súc tạo ra và thể tích O2 đã sử dụng Bởi vì trong cùng một điều kiện

nhiệt độ và áp suất, một thể tích không khí cố định có chứa một lượng phân

tử cố định, RQ có thể được từ số lượng phân tử CO2 mà cơ thể gia súc tạo ra

và thể tích O2 đã sử dụng Từ phương trình 1, RQ cho carbohydrate là

6CO2/6O2 = 1 Từ phương trình 2, RQ cho mỡ (tripalmitin) là 51CO2/72,5O2

= 0,70 Nếu RQ đã được biết, tỷ lệ carbohydrate và mỡ bị ôxy hoá có thể xác

định được từ một bảng tính sẵn Ví dụ: RQ = 0,9 chứng tỏ đã ôxy hoá một

hỗn hợp 67,5% carbohydrate và 32,5 % mỡ và đương lượng nhiệt của ôxy

cho hỗn hợp này là 20,6 KJ/lít Các hỗn hợp bị ôxy hoá thường gồm cả

protein Số lượng protein bị dị hoá có thể được ước tính từ lượng nitơ trong

nước tiểu Thông thường, 0,16 g nitơ bài tiết trong nước tiểu cho mỗi gam

protein Nhiệt năng khi đốt cháy protein (có nghĩa là nhiệt năng sản xuất ra

khi protein bị ôxy hoá) hoàn toàn phụ thuộc vào tỷ lệ axit amin của protein

nhưng bình quân là 22,2 KJ/g Tuy vậy, protein không bị ôxy hoá hoàn toàn

trong cơ thể gia súc vì cơ thể không ôxy hoá được nitơ và lượng nhiệt sản

xuất ra khi dị hoá 1g protein chỉ là 18 KJ Mỗi g protein bị ôxy hoá tạo ra

0,77 lít CO2 và dùng hết 0,96 lít ôxy có RQ = 0,8

Nhiệt được sản xuất ra không chỉ do ôxy hoá các chất hữu cơ mà còn do các

chất hữu cơ được sử dụng để tổng hợp các thành phần của mô bào Tuy

nhiên, người ta đã phát hiện ra rằng số lượng nhiệt sản xuất ra trong quá trình

tổng hợp này có cùng quan hệ với trao đổi hô hấp giống như quan hệ giữa

trao đổi hô hấp và ôxy hóa các chất hữu cơ

Quan hệ giữa trao đổi hô hấp và sản xuất nhiệt bị thay đổi nếu ôxy hoá

carbohydrate và mỡ không hoàn toàn Tình hình này xãy ra ở các trường hợp

rối loạn trao đổi chất, ví dụ ketosis, khi axit béo không bị ôxy hoá hoàn toàn

thành CO2 và H2O, carbon và hydro rời khỏi cơ thể như là các thể keton hay

các chất giống keton Ôxy hoá không hoàn toàn cũng xuất hiện trong các đều

kiện bình thường ở gia súc nhai lại, vì một sản phẩm cuối cùng của lên men

carbohydrate là khí CH4 Trong thực tế sản xuất, nhiệt tính từ trao đổi hô hấp

được hiệu chỉnh cho yếu tố này bằng cách trừ đi 2,42 KJ cho mỗi một lít

CH4

Các tính toán được giải thích ở trên đã được dựa vào một phương trình đơn

giản gọi là phương trình Brouwer (tên của một nhà khoa học đức: E

đối với gia cầm công thức trên như sau:

HP = 16,18 VO2 + 5,16 VCO2 - 1,20 N - 2,42 VCH4

Ở đây hệ số của nitơ là 1,20 thay vì 5,9 vì gia cầm thải nitơ ở dạng axíturic

Trong một vài tình huống, HP phải ước tính từ một yếu tố duy nhất là

lượng ôxy tiêu thụ Nếu RQ là 0,82; đương lượng nhiệt của O2 là 20, từ RQ

này (0,7 -1,0) sẽ tạo ra một độ lệch < 3,5 % khi ước tính HP Về trao đổi của

protein chúng ta cũng có thể đơn giản hoá được đương lượng nhiệt của O2

sử dụng để ôxy hoá protein là 18,8 KJ/lít, không khác nhiều so với giá

trị 20

KJ/lít cho ôxy hoá carbohydrate và mỡ Nếu chỉ có một phần nhỏ nhiệt sinh

ra từ ôxy hoá protein thì không cần thiết phải phải tính toán riêng và nitơ từ

nước tiểu cũng không cần phải đo đạc, theo dõi

1.2.3 Đo trao đổi hô hấp ở gia súc không nuôi nhốt

Trao đổi hô hấp có thể đo được nhưng không cần dùng buồng hô hấp mà dùngmặt nạ (face mask) Mặt nạ này được nối với một thiết bị để xác định lượng O2 tiêu thụhoặc cả lượng O2 tiêu thụ và lượng CO2 sản xuất ra Phương pháp này phù hợp choviệc nghiên cứu mà thời gian đo đạc ngắn nhưng không thể đo được nhiệt sản xuất rakhi gia súc đang ăn uống để nghiên cứu trao đổi năng lượng một thời gian dài ở giasúc không nuôi nhốt (chăn thả chẳng hạn), HP có thể ước tính từ tổng lượng CO2 với

độ chính xác có thể chấp nhận được để ước tính tổng lượng CO2 người ta đưa vàodịch thể của cơ thể gia súc một loại carbon đánh dấu đồng vị phóng xạ (C14bicarbonatenatri) và lấy mẫu dịch thể của cơ thể để xác định mức độ hoà tan của carbon phóng xạvào carbon do cơ thể gia súc tạo ra

1.2.4 Đo năng lượng tích lũy bằng kỹ thuật cân bằng carbon - ni

Trong nghiên cứu năng lượng với buồng hô hấp nhiệt sản xuất ra được uớc

tính và năng lượng giữ lại được xác định bằng hiệu số giữa: ME ăn vào

-nhiệt sản xuất ra Còn có cách lựa chọn khác nữa để ước tính năng lượng giữ

lại một cách trực tiếp và tính nhiệt sản xuất ra bằng phương pháp hiệu số

Dạng dự trữ năng lượng chủ yếu ở gia súc sinh trưởng và vỗ béo là protein

và mỡ, năng lượng dự trữ dưới dạng carbohydrate là nhỏ và tương đối ổn

định Số lượng protein và mỡ dự trữ có thể được ước tính bằng cách tiến

hành các thí nghiệm cân bằng carbon - ni tơ Thông qua việc đo lượng

carbon, nitơ đi vào và ra khỏi cơ thể chúng ta tính được phần carbon, nitơ

được giữ lại trong cơ thể Lượng năng lượng giữ lại sau đó có thể tính được

bằng cách lấy số lượng chất dinh dưỡng được giữ lại nhân với giá trị năng

lượng của chất dinh dưỡng đó

Cả carbon và nitơ đều đi vào cơ thể duy nhất thông qua thức ăn và nitơ rời

khỏi cơ thể duy nhất qua phân và nước tiểu Carbon còn rời khỏi cơ thể ở

CO2 và CH4, và thí nghiệm cân bằng phải được tiến hành trong các buồng hô

hấp Cách tính toán năng lượng tích lũy được được mô phỏng trong một ví

dụ sau đây cho một gia súc dự trữ năng lượng ở cả dạng protein và mỡ Ở gia

súc kiểu này lượng carbon và nitơ ăn vào sẽ lớn hơn lượng carbon và nitơ

thải ra, và gia súc ở trạng thái cân bằng dương về năng lượng Số lượng

protein dự trữ được tính bằng cách nhân cân bằng nitơ với 1000/160 (= 6,25)

vì protein của cơ thể có chứa khoảng 160 g nitơ/kg Protein cũng chứa 512g

carbon và số lượng carbon được dự trữ trong protein cũng có thể tính được

Phần carbon còn lại được giữ lại trong mỡ và có chứa khoảng 746g C/kg Vì

thế, mỡ dự trữ được tính bằng cách chia cân bằng carbon, trừ phần đã dự trữ

trong protein, với 0,746 Năng lượng dự trữ trong protein và mỡ sau đó được

tính toán bằng cách sử dụng các giá trị năng lượng trung bình cho các mô

của cơ thể gia súc Những giá trị này thay đổi tuỳ thuộc vào loài gia súc, đối

với bò và cừu, giá trị hiện được sử dụng là 39,3MJ/kg cho mỡ và 23,6 MJ/kg

cho protein Ví dụ về cách tính toán cho một thí nghiệm cân bằng được trình

bày ở bảng…

Kết quả của thí nghiệm 24 h C (g) N (g) Năng lượng

(MJ)Lượng thức ăn ăn vào 684,5 41,67 28,41Thải ra trong phân 279,3 13,96 11,47Thải ra trong nước tiểu 33,6 25,41 1,50

Carbon tích lũy trong mỡ (g) (73,3-7,4) 65,9

Năng lượng tích lũy và nhiệt sản xuất

Năng lượng tích lũy trong protein

1.3 Các dạng năng lượng ở vật nuôi

1.3.1 Năng lượng thô(GF)

Gia súc dùng năng lượng từ thức ăn chúng ăn vào, số lượng năng lượng

hóa học có trong thức ăn có thể đo được bằng cách chuyển chúng thành

năng lượng nhiệt và xác định năng lượng này Việc chuyển này được thực

hiện bằng cách đốt (ôxy hoá) thức ăn Số lượng nhiệt tạo ra từ ôxy hoá

hoàn toàn một loại thức ăn nào đó chính là GE của thức ăn đó

Bảng 1.1 Một vài giá trị GE điển hình (MJ/kg chất khô)

Mỡ từ hạt códầu

độ ôxy hoá của chúng biểu thị bằng tỷ lệ (C + H)/O2. Tất cả carbohydrate có

cùng một tỷ lệ trên nên chúng có cùng một lượng GE/kg chất khô (17,5

MJ/kg CK) Protein có hàm lượng GE cao hơn carbohydrate và thấp hơn

lipid

Phương pháp xác định GE

GE được đo trong một thiết bị gọi là nhiệt lượng kế (Bomb Calorimeter).

Nguyên lý chung là khi đốt cháy chất hữu cơ, nhiệt được hình thành hoặc sẽ

làm tăng nhiệt (đẵng áp) hoặc sẽ làm tăng áp suất (đẵng nhiệt) bình chứa

Căn cứ sự chênh lệch nhiệt độ hoặc áp xuất trước và sau khi ô-xy hóa chất

hữu cơ mà có thế tính nhiệt lượng

Hình 1.1 Nhiệt lượng kế

Trong thực tế, người ta thường sử dụng nhiệt lượng kế đẵng áp với cấu tạo

đơn giản gồm một buồng bằng kim loại (bomb) đặt trong một bể nước cách

nhiệt Thức ăn và ôxy được cho vào Bomb dưới áp suất cao Mẫu được đốt

cháy bằng dòng điện 2 chiều thông qua 2 điện cực kết nối với mẫu thức ăn

Chênh lệch nhiệt độ nước trước và sau khi đốt mẫu là căn cứ để tính nhiệt

lượng đốt cháy hoàn toàn lượng thức ăn trong bomb Thông thường, người ta

sử dụng một chất chuẩn đã biết nhiệt lượng để quy đổi (axit benzoic, nhiệt

lượng chuẩn: 6318 cal/g) Ví dụ, đốt cháy 1 gam axit benzoic làm tăng nhiệt

độ 120C và trong khi đốt cháy 1 gam thức ăn cũng làm tăng 120C thì nhiệt

lượng thức ăn là 6318 cal/g (hay 6,3 Mcal/kg)

Bomb Calorimeter có thể dùng để xác định GE của thức ăn, của mô động

vật, các sản phẩm bài tiết và các thành phần của thức ăn Hầu hết các thức ăn

thông dụng có GE = 18,5 MJ/kg CK

1.3.2 Năng lượng tiêu hoá của thức ăn (Digestible Energy – DE)

Không phải tất cả GE đều được gia súc sử dụng Một phần năng lượng

bị mất dưới dạng các chất bài tiết: rắn, lỏng hoặc khí (sơ đồ 3.1) Năng lượng

tiêu hóa (DE) chính là GE - năng lượng trong phân

Ví dụ, trong 1 thí nghiệm tiêu hoá, cừu ăn 1,63 kg chất khô, có GE = 18

MJ/kg CK thì tổng năng lượng ăn vào = 18 x 1,63 = 29,3 MJ/ngày Cừu thải

ra 0,76 kg chất khô phân, có 18,7 MJ/kg CK Tổng năng lượng thải ra trong

phân

= 18,7 x 0,76 = 14,2 MJ Tỷ lệ tiêu hóa biểu kiến của năng lượng của cỏ khô

= (29,3 - 14,2)/29,3 = 0,515 hay 51,5% Vậy DE của cỏ khô = 18 x 0,515 =

9,3 MJ/kg CK

1.3.3 Năng lượng trao đổi của thức ăn (Metabolisable Energy- ME)

Gia súc mất tiếp năng lượng trong các chất có chứa năng lượng trong

nước tiểu và trong khí thải từ đường tiêu hóa đặc biệt là gia súc nhai lại

Năng lượng trao đổi của một thức ăn nào đó được tính theo công thức:

ME = DE – (Năng lượng trong nước tiểu + năng lượng trong khí

thải từ đường tiêu hóa).

Năng lượng trong nước tiểu có mặt trong các chất có chứa nitơ như

urea, axit hippuric, creatine và allantoin Năng lượng trong nước tiểu còn có

mặt trong các chất không chứa nitơ như glucoronate, và axit citric Khí mất

đi từ dạ cỏ hầu như toàn bộ là methan (CH4)

Lượng methane tạo ra trong dạ cỏ có quan hệ chặt chẽ với lượng thức

ăn ăn vào Ở mức nuôi dưỡng duy trì, khoảng 7 - 9% GE của thức ăn hoặc

khoảng 11 - 13% DE mất đi dưới dạng CH4 Ở mức nuôi dưỡng cao hơn là 6

- 7% so với duy trì, với các thức ăn đã lên men (bã bia) khí mất đi dưới dạng

CH4 thấp hơn, khoảng 3% GE Nếu không đo được lượng CH4 thải ra thì mặc

định sử dụng giá trị năng lượng từ methane là 8% GE ăn vào Ước tính ME =

DE x 0,8, điều này có nghĩa là trung bình có 20% năng lượng trong thức ăn

ăn vào đã mất đi trong nước tiểu và khí methane

Ở gia cầm tính ME trực tiếp dễ hơn tính DE vì phân và nước tiểu trộn

lẫn với nhau Phương pháp nhanh và tiêu chuẩn để tính ME trong thức ăn ở

gia cầm là sử dụng gà trống: Gà trống nhịn đói (hay chỉ cho ăn một lượng

nhỏ glucose) cho đến khi đường tiêu hoá không còn gì, sau đó cho ăn một

bữa duy nhất bằng thức ăn đang cần nghiên cứu Chất thải (phân + uric) được

thu thập cho đến khi không còn phân và uric nữa Trong cùng thời gian đó,

một lượng nhỏ chất thải của gà đói hoặc gà cho ăn glucose được thu thập và

đo mất mát nội sinh Lấy năng lượng trong chất thải của gà ăn một bữa trừ đi

năng lượng nội sinh sẽ ước tính được ME thật (TME) chứ không chỉ là ME

biểu kiến

Xác định ME của thức ăn

ME của thức ăn được xác định trong các thí nghiệm nuôi dưỡng

(feeding trials) tương tự như thí nghiệm tiêu hoá, ở đây phân, nước tiểu,

methan được thu thập và ghi chép cho từng các thể gia súc Khi cần phải

đo methan, phải

đưa gia súc vào các buồng hô hấp chuyên dụng (respiration chamber)

Respiration chamber có thể dùng để đo:

- Nhu cầu năng lượng của gia súc, trước hết là nhu cầu duy trì

- Năng lượng trao đổi của thức ăn

- Thải khí methan từ gia súc nhai lại (methan emission)

Các yếu tố ảnh hưởng đến giá trị ME của thức ăn

Trong số các mất mát về năng lượng thì mất mát năng lượng trong phân

là quan trọng nhất và lớn nhất (bảng 3 2) Ngay cả các thức ăn có tỷ lệ tiêu

hoá cao như lúa mạch thì mất mát năng lượng trong phân cũng cao hơn hai

lần năng lượng mất đi trong nước tiểu và CH4 Yếu tố quan trọng nhất ảnh

hưởng đến giá trị ME chính là yếu tố ảnh hưởng đến tỷ lệ tiêu hoá của thức

ăn đó

ME của thức ăn tuỳ thuộc vào loại gia súc, loại hình tiêu hoá Tiêu hoá

vi sinh vật - lên men làm mất nhiều năng lượng ở thể khí CH4 Thông thường

mất mát năng lượng ở thể khí và nước tiểu ở gia súc nhai lại cao hơn ở gia

súc dạ dày đơn Vì vậy những thức ăn như thức ăn tinh được tiêu hoá ở cùng

một tỷ lệ như nhau ở gia súc nhai lại và dạ dày đơn nhưng giá trị ME của

chúng ở gia súc dạ dày đơn cao hơn giá trị này ở gia súc nhai lại Sai khác

giữa cừu và bò về năng lượng mất đi trong phân là rất nhỏ và không đáng tin

cậy về mặt thống kê

Giá trị ME của một loại thức ăn còn phụ thuộc vào việc các axit amin

của thức ăn được giữ lại bởi gia súc để tổng hợp protein hay bị khử amin

thành urê và bị thải ra ngoài theo nước tiểu Vì lý do này, đôi khi ME của

thức ăn được hiệu chỉnh về cân bằng nitơ (mức zerô), bằng cách trừ đi 28 KJ

ở lợn, 31 KJ ở gia súc nhai lại và 34 KJ cho mỗi gam nitơ giữ lại

Cách chế biến cũng ảnh hưởng đến giá trị ME của thức ăn Ở gia súc

nhai lại nghiền và đóng viên thức ăn thô dẫn đến tăng sự mất mát năng lượng

trong phân nhưng lại giảm mất mát năng lượng qua CH4 vì làm giảm sản

sinh CH4 trong dạ cỏ

Mức nuôi dưỡng ở gia súc nhai lại cũng ảnh hưởng đến giá trị ME của

thức ăn Tăng mức độ nuôi dưỡng, nghiền thức ăn thô, làm TMR (total

mixed ration) đều làm giảm ME

Về lý thuyết có thể làm ngừng sản xuất methan để không mất đi 8%

năng lượng của thức ăn dưới dạng khí Thực tế có thể làm giảm sản xuất

methan bằng các chất hoá học như chloroform, nhưng kết quả không được

như mong muốn vì năng lượng có thể mất đi dưới dạng các chất khác như

hydrô và vi khuẩn sinh methan thích nghi rất nhanh với các loại chất này

1.3.4 Sinh nhiệt của thức ăn (Heat Increment-HI)

Tiêu hoá thức ăn ở gia súc đi liền với việc mất mát năng lượng hoá học

dưới dạng rắn, lỏng, khí và cả dưới dạng nhiệt Gia súc liên tục tạo ra nhiệt và

thải ra ngoài môi trường thông qua các phương thức trực tiếp như: truyền

nhiệt, dẫn nhiệt, bức xạ nhiệt và gián tiếp là bốc hơi

Nếu một con vật bị đói, cho ăn, chỉ sau một vài giờ, lượng nhiệt sản

xuất ra ở cơ thể chúng sẽ tăng cao hơn mức trao đổi cơ bản Lượng nhiệt

tăng thêm so với nhiệt trao đổi cơ bản gọi là sinh nhiệt của thức ăn

HI của thức ăn sinh ra từ quá trình tiêu hóa thức ăn đó và từ quá trình

trao đổi các chất dinh dưỡng có trong thức ăn Các hoạt động ăn uống, bao

gồm nhai, nuốt, tiết nước bọt, nhai lại đòi hỏi các hoạt động của cơ Hoạt

động của cơ lấy năng lượng từ ôxy hóa các chất dinh dưỡng Khi gia súc nhai

lại nhai các thức ăn nhiều xơ, năng lượng cho các hoạt động này là 3-6 %

tổng năng lượng trao đổi ăn vào Năng lượng cần cho nhai lại chiếm khoảng

0,3%

năng lượng trao đổi ăn vào Gia súc nhai lại cũng sinh nhiệt thông qua hoạt

động trao đổi chất của hệ vi sinh vật đường tiêu hóa của chúng Tiêu tốn

năng lượng ở đây vào khoảng 7-8% năng lượng trao đổi ăn vào hay 0,6 KJ

cho 1 KJ methan tạo ra

Nhiệt sinh ra nhiều hơn trong quá trình trao đổi chất Ví dụ, khi glucose