59 Bảng 6.2. Axit amin giới hạn trong một số thức ăn phổ biến cho lợn và gà Lợn Gà Nhất Nhì Ba Nhất Nhì Ba Ngô Lys Thr AAS Lys Arg Iso Lúa, gạo Lys AAS Thr Lys AAS Thr Lúa miến Lys Thr AAS Lys Arg AAS Lúa mì Lys Arg Val Lys Thr Cám gạo Lys AAS Thr Lys AAS Iso Cám mì Lys Thr Met Lys AAS Thr Khô d ầu lạc Lys AAS Thr Lys AAS Thr Khô dầu vừng Lys Thr Leu Lys Thr Leu Khô dầu đậu nành AAS Thr Lys AAS Thr Val Gluten ngô Lys Trp Thr Lys Trp Val Khô dầu dừa Lys AAS Thr Lys AAS Thr Bột máu Iso AAS Thr Ile AAS Thr B ột lông vũ Lys His Trp Lys His Trp B ột cá Trp Thr AAS AAS Arg Thr Bột thịt xương Trp AAS Iso AAS Trp Iso Sữa bột Lys Thr AAS Ghi chú: AAS: Axit amin có lưu huỳnh (tức là Met + Cys); ATT: Axit amin thơm (tức là Phe + Tyr). 2.2. N phi protein (Non Protein Nitrogen - NPN) Các đồng phân D của các axit amin tổng hợp đều sử dụng không có hiệu quả cho tăng trưởng của hầu hết các động vật vì thế việc bổ sung các đồng phân D-axit amin được xem là một nguồn cung cấp N không đặc hiệu cho sự sinh trưởng của chuột và có lẽ cho gia súc dạ dày đơn khác. Các hợp chất NPN như là diamon xitrat có thể được xem như phục vụ cho mục đích này. NPN có trong thực vật lẫn động vật có giá trị cao như các axit amin thiết yếu và không thiết yếu hoặc các chất có hoạt tính sinh học cao như một số hormon: Cholin, betain hay là các vitamin nhóm B có chứa N như B 1 , B 2 , B 6 , PP, axit panthothenic, B 12 Ngoài ra, NPN là còn những hợp chất chứa N có giá trị thấp như: amide, purine, pyrimidine, nitrate, nitric, urea, axit uric, camonium, các alkaloit, liên kết glycosit có chứa N như HCN. Tuy nhiên, động vật nhai lại có khả năng biến đổi các chất NPN có giá trị thấp này thành axit amin và protein. NPN có mặt rất nhiều ở nơi có sự tăng trưởng nhanh, nó chiếm 1/3 lượng N của cỏ đồng và cỏ cắt sớm. Năm mươi phần trăm N cỏ ủ chua ở dạng NPN vì cỏ được thu hoạch sớm và một phần do sự lên men thủy phân protein thành axit amin. Trong sự phát triển hạt của thực vật, NPN có tỉ lệ rất cao ở giai đoạn còn non, nhưng khi hạt già thì chỉ còn khoảng 5%. Trong những năm gần đây, NPN như là một nguồn bổ sung N vào khẩu phần động vật nhai lại như: Urea, biure, axit uric và các hợp chất amôn khác được xem là có hiệu quả. Việc sử dụng NPN trong dinh dưỡng động vật nhai lại đã có khá lâu, xuất phát ở Đức (1879) và đưa vào nghiên cứu ở Wisconsin (Mỹ) từ năm 1939. Urea được xem là quan trọng nhất. 2.3. Amin Amin là những hợp chất cơ bản có mặt trong mô thực vật và động với số lượng nhỏ. Chúng là thành phần của nhiều sản phẩm phân hủy chất hữu cơ và có độc tính. Một số các vi sinh vật có khả năng sản sinh ra amin bằng cách khử gốc cacboxyl của axit amin (Bảng 6.3). Những sản phẩm này được hình thành trong dạ cỏ trong một số điều kiện nhất định. Ví dụ, chất histamin là một amin hình thành do sự oxy hóa cholin, betain có nhiều trong củ cải Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 60 đường và lá non chứa khoảng 25 g/kg. Đây là một amin có mùi tanh cá (Fishy) khi chiết suất từ củ cải đường. Bảng 6.3. Một số amin quan trọng và axit amin tạo ra chúng Axit amin Amin Axit amin Amin Arginin Putrescin Histidin Histamin Lisin Cadaverin Phenylalanin Phenylethylamin Tyrosin Tyramin Tryptophan Trytamin 2.4. Amit Asparagin và glutamin là những dẫn xuất amit quan trọng của axit aspartic và axit glutamic. Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển nhóm amin. Urea là một amit, là sản phẩm cuối cùng trong sự trao đổi N ở động vật có vú, mặc dù chúng còn có mặt ở thực vật như ở lúa mì, đậu nành, khoai tây và bắp cải. Đương nhiên, urea không chứa Met và Cys, hoàn toàn khác biệt với axit amin. Bản thân cũng không cung cấp năng lượng, rất dễ hòa tan và chuyển hóa thành amoniắc nhanh và nhiều. Khi bổ sung urea cho động vật nhai lại phải có thời gian cho vi sinh vật thích nghi với khẩu phần urea từ 2-4 tuần. Khi trộn urea vào các loại thức ăn khác nhau phải chú ý: rỉ mật đường lên men nhanh còn các thức ăn giàu xơ lên men chậm. Tinh bột được xem như là nguồn để trộn lẫn urea thích hợp nhất. Một kg tinh bột với 1 kg urea là tốt nhất. Axit uric cũng là sản phẩm trao đổi N cuối cùng ở lớp chim, chức năng của nó giống như urea ở động vật có vú. III. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ PROTEIN Hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau để xác định giá trị protein của thức ăn. Một protein thức ăn có giá trị cao khi nó được con vật sử dụng hữu hiệu, nghĩa là protein ấy có một số lượng đúng các axit amin thiết yếu và số lượng đầy đủ các axit amin không thiết yếu làm thỏa mãn nhu cầu của con vật. Ở trâu bò, quá trình chuyển hóa protein thức ăn phức tạp hơn. Nhiều quá trình phân giải và tổng hợp protein đã xảy ra trong dạ cỏ do vi sinh vật nên việc xác định giá trị protein thức ăn khác với lợn và gia cầm. 3.1. Protein thô (Crude Protein) Hầu hết, gia súc cần N để tổng hợp protein và hầu hết N của thức ăn đều ở dạng protein. Vì vậy, giá trị N của thức ăn thường diễn tả bằng thuật ngữ protein. Protein của thức ăn được tính toán bằng hàm lượng N tổng số bằng phương pháp Kjeldahl. Phương pháp này cho giá trị các dạng nitrogen mặc dù nitrat, nitrit và một vài phức chất có chứa N mạch vòng yêu cầu kỹ thuật phân tích đặc biệt hơn. Hàm lượng protein thô được tính toán như đã đề cập ở phần khái niệm là: CP (%) = N (%) x 6,25 Với điều kiện tất cả protein của thức ăn đều chứa 16% nitrogen và tất cả nitrogen của thức ăn đều ở dạng protein. Cả hai điều kiện này có nhiều hạn chế. Trước hết, protein của mỗi thức ăn khác nhau đều có hàm lượng N khác nhau, cho nên hệ số chuyển đổi phải khác nhau (Bảng I.4). Tuy nhiên hệ số 6,25 vẫn được xem là đúng và phổ biến, ngoại trừ trường hợp một số thức ăn đơn độc nào đó chiếm đại bộ phận khẩu phần đặc biệt là các loại hạt có dầu. Ngoài ra giả thiết rằng nitrogen của thức ăn đều ở dạng protein cũng không đúng vì ngoài protein, thức ăn còn chứa nhiều N đơn giản khác nữa như amin, axit amin, glycosic, alkaloid, muối amôn và chất béo phức tạp có đạm. Về mặt số lượng chỉ có axit amin là quan trọng nhưng chúng chỉ có nhiều ở cỏ non, những sản phẩm ủ chua và củ rễ còn non. Khoảng 95% N có trong đa số các hạt già là ở dạng protein thuần nhưng trái lại lá, cọng và rễ và một Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 61 vài loại bộ phận dự trữ như củ khoai tây và carôt có khoảng 80- 90, 60 và 30-40%, tương ứng là protein thuần. Trong khẩu phần của lợn và gia cầm, chủ yếu là ngũ cốc và hạt có dầu vì vậy có chứa rất ít N phi protein. Trong thực tế, người ta ít khi phân biệt hai loại N, chỉ trong trường hợp con vật sử dụng một lượng đáng kể N phi protein cho sự tổng hợp axit amin của cơ thể nó mà thôi. 3.2. Protein thuần (True Protein) Protein thuần là protein do liên kết các axit amin hình thành, không chứa NPN. Protein thuần được tách ra khỏi các chất N phi protein bằng phản ứng làm đặc lại do nhiệt độ trong trường hợp thức ăn thực vật hoặc dùng hydroxit đồng. Đem lọc, phần protein rắn được phân tích bằng phương pháp Kjeldahl ta được giá trị protein thuần và trừ vào protein thô tổng số, ta có thành phần N phi protein. Giá trị protein thuần cao rất có ý nghĩa đối với lợn và gia cầm. 3.3. Protein tiêu hóa (Digestible Crude Protein) Protein tiêu hóa là lượng protein thức ăn được cơ thể gia súc, gia cầm tiêu hóa, và là hiệu số protein ăn vào và protein thải qua phân. Protein thô và protein thuần không nói lên được mức độ sử dụng N khác nhau giữa thức ăn này với thức ăn khác và giữa con vật này với con vật khác. Trước khi thức ăn được sử dụng nó phải được tiêu hóa, trong quá trình đó thức ăn được phân giải thành những chất đơn giản và được hấp thu vào cơ thể. Protein tiêu hóa được xác định bằng thí nghiệm cân bằng dinh dưỡng. Các thí nghiệm như thế cho ta giá trị tiêu hóa biểu kiến không phải là tiêu hóa thực sự vì một phần N trong phân do cơ thể thải ra gọi là N trao đổi. Ở động vật nhai lại, hàm lượng N trao đổi khá ổn định nếu tính theo lượng ăn vào (protein phân có nguồn gốc cơ thể chiếm 3% lượng chất khô ăn vào). Giá trị tiêu hóa biểu kiến thường thấp hơn tiêu hóa thực sự (Bảng 6.4). Bảng 6.4. Tỷ lệ tiêu hóa biểu kiến và tiêu hóa thực của một số thức ăn đối với lợn (Saur và Lange, 1992) Bột đậu nành Bột canola Lúa mì Lúa mạch Tỷ lệ tiêu hóa (%): Biểu kiến Thực Protein nội sinh g/kg ăn vào g/100 g CP ăn vào 83,8 97,5 25,5 13,7 66,0 84,1 30,5 18,0 80,0 90,0 27,4 19,1 69,5 94,2 27,7 24,7 Ngoài ra, tỷ lệ tiêu hóa protein xác định bằng cách phân tích dưỡng chấp thu ở đoạn cuối ruột non (hồi tràng) cho kết quả chính xác hơn thu qua phân vì hạn chế được ảnh hưởng của lên men vi sinh vật ở ruột già. Ở lợn, tỷ lệ tiêu hóa protein xác định qua dưỡng chấp có quan hệ với tăng trọng cao hơn qua phân (r = 0,76 so với 0,34). Ngoài các chỉ tiêu trên, các chỉ số protein sau đây được sử dụng để xác định giá trị protein của thức ăn: 3.4. Các chỉ số protein dùng cho lợn và gia cầm Tỉ số hiệu dụng protein (PER: Protein Efficiency Ratio): Tỷ số hiệu dụng protein (PER) được định nghĩa là lượng tăng trọng (g) trên lượng protein ăn vào (g) và thường lấy mức tăng trưởng của chuột làm trị số đo giá trị dinh dưỡng của protein thức ăn. PER = Tăng trọng Lượng protein ăn vào Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 62 Chỉ số này thay đổi theo số lượng protein ăn vào và cũng thay đổi theo tuổi, giới tính, mức độ protein ăn vào và thời gian thí nghiệm. Phương pháp này được bổ sung bằng cách tính protein thuần tích lũy (NPR: Net Protein Retention) với tăng trọng của nhóm được so sánh với nhóm nuôi bằng khẩu phần không chứa protein, được tính toán như sau: NPR = Tăng trọng của TPR - Giảm trọng lượng NPG Lượng protein tiêu thụ Trong đó TPR là nhóm nuôi thử nghiệm protein muốn kiểm tra và NPG là nhóm không chứa protein. Phương pháp này được cho là chính xác hơn phương pháp xác định PER. Giá trị thô của protein (GPV: Gross Protein Value): Để đo GPV người ta tiến hành thí nghiệm sau đây, nuôi gà con với 3 khẩu phần: Khẩu phần cơ sở chứa 8% CP, khẩu phần thứ hai gồm khẩu phần cơ sở cộng thêm 3% thức ăn thí nghiệm và khẩu phần thứ ba gồm khẩu phần cơ sở cộng thêm 3% casein. So sánh tăng trọng của gà con trong 3 khẩu phần. Lượng tăng trọng thêm trên mỗi đơn vị protein thức ăn so với casein là GPV của protein thức ăn thí nghiệm. GPV được xác định bằng công thức: GPV (%) = A A 0 x 100; Trong đó, A là số gam tăng trọng thêm/ gam protein thí nghiệm; A 0 là gam tăng trọng thêm/ gam casein. Giá trị thay thế protein (PRV- Protein Replacement Value): PRV dùng để đo hiệu quả sử dụng một loại protein của thức ăn nào đó đối với con vật. Nguyên tắc của PRV là đem so sánh giá trị cân bằng N của protein thí nghiệm và protein tiêu chuẩn (thường là trứng hay sữa). Hai thí nghiệm cân bằng N được tiến hành trên protein thí nghiệm và protein chuẩn và PRV được tính toán như sau: PRV = A - B N ăn vào ; Trong đó, A là cân bằng N cho protein tiêu chuẩn, mg/kJ; B là cân bằng N cho protein xét nghiệm, mg/kJ. Phương pháp này có thể dùng để so sánh hai loại protein dưới những điều kiện tương tự. Tuy nhiên, PRV ít được sử dụng vì tiến hành phức tạp và tốn thời gian. Giá trị sinh học (BV- Biological Value): BV là tỷ lệ giữa protein tích lũy và protein tiêu hóa. Đây là phương pháp đo lường trực tiếp tỷ lệ protein thức ăn mà con vật dùng để tổng hợp các mô cơ thể. Để xác định BV cần tiến hành thí nghiệm cân bằng N, tức là xác định N ăn vào (N ăn ) của thức ăn và thải của phân (N phân ) và nước tiểu (N n.tiểu ). BV được tính theo công thức: BV (%) = N ăn vào - (N phân - N trao đổi ) - (N tiêu - N nội sinh ) N ăn - (N phân - N trao đổi ) x 100 Ví dụ, tính BV của một loại thức ăn đối với chuột với số liệu như sau: Thức ăn hàng ngày (g): 6 Hàm lượng N trong thức ăn (%): 1,043 Nước tiểu thải hàng ngày (g): 2 Hàm lượng N của nước tiểu (%): 1,64 Phân thải hàng ngày (g): 3 Hàm lư ợng N của phân (%): 0,696 N nội sinh (mg/ngày): 22 N trao đ ổi (mg/ng ày): 10,7 Tính ra: N ăn = 1,043 % x 6 = 62.58 mg N phân = 0,696 % x 3 = 20,9 mg N n.tiểu = 1,64 % x 2 = 32,8 mg N trao đổi = 10,7 mg N nội sinh = 22 mg Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 63 Với cách xác định như trên, giá trị sinh vật học của một số loại protein được trình bày ở bảng 6.5. Giá trị sinh vật học của thức ăn protein động vật là cao nhất, kế đến protein thực vật rồi hạt ngũ cốc. Giá trị sinh vật học của protein phụ thuộc vào sự hấp thu axit amin, mà sự hấp thu này phụ thuộc vào mức độ sự giống nhau giữa tỷ lệ các axit amin hấp thu và tỉ lệ axit amin cơ thể. Như vậy, BV của một protein thức ăn tùy thuộc ở số và loại của các axit amin có mặt trong phân tử. Cấu tạo của protein thức ăn càng gần protein cơ thể thì giá trị sinh học càng cao. Bảng 6.5. Giá trị sinh học của protein thức ăn cho duy trì và tăng trưởng của lợn (Amstrong và Nitchell, 1955) Th ức ăn BV, % S ữa 95 - 97 Bột cá 74 -89 Khô d ầu đậu n ành 63 - 76 Khô dầu hạt bông 63 Y ến mạch 57 - 71 Ngô 49 -51 Đậu 62 - 65 Khả năng dự trữ axit amin tự do của gia súc rất kém, nên nếu một axit amin không được dùng nay để tổng hợp protein thì sẽ bị phân hóa để chuyển thành một axit amin không thiết yếu cần cho cơ thể hoặc để sản sinh năng lượng. Bởi vì axit amin thiết yếu không thể được tổng hợp có hiệu quả trong cơ thể con vật cho nên mất cân đối axit amin sẽ dẫn đến tiêu phí axit amin. Thiếu cũng như thừa bất kỳ một axit amin nào cũng làm cho BV bị giảm. Trong thực tế, một khẩu phần càng nhiều loại thức ăn thì BV càng cao hơn khẩu phần chứa một vài loại thức ăn. Điều này cũng giải thích lý do tại sao không thể tìm BV của một thức ăn cá biệt trong một hỗn hợp nhiều thức ăn vì BV của hỗn hợp không phải là trung bình các giá trị BV. Vì vậy, không thể dự đoán giá trị sinh học của một protein khi bổ sung vào khẩu phần của con vật từ giá trị sinh vật học riêng biệt của nó. Tuy nhiên, có một vài axit amin có thể thay thế cho nhau như methionin có thể được thay thế bằng cystin, tyrosin có thể thay thế phenylalanin. Trong trường hợp như thế hai axit amin này thường đi chung với nhau để đáp ứng nhu cầu của gia súc. Thang hóa học (Chemical Score - CS): Hàm lượng của axit amin thiết yếu của protein thức ăn được biểu thị bằng tỷ lệ so với axit amin trong trứng gà, trị số nhỏ nhất được lấy làm thang hóa học của protein thức ăn. Ví dụ, lysin là axit amin thiết yếu thường thiếu trong ngô và hàm lượng lysin của ngô là 0,27% và của trứng là 7,2%, thang hóa học là 0,27: 7,2 x 100 = 3,7. Thang hóa học liên quan chặt chẽ với BV cho chuột và người nhưng không thích hợp cho gia cầm. Chỉ số axit amin thiết yếu (Essential Amino Acid Index - EAAI): Ở đây, tất cả 10 axit amin thiết yếu đều được quan tâm và được tính : Trong đó: a, b, c j là % axit amin thiết yếu của protein thức ăn và a e , b e , c e , j e là % axit amin thiết yếu tương ứng của trứng, n là số axit amin thiết yếu. Cả hai chỉ số thang hóa học và chỉ số axit amin thiết yếu đều dựa trên hàm lượng thô của các axit amin. Tuy nhiên, các giá trị này cũng khó chính xác vì trong phân có thể chứa một lượng axit amin không có nguồn gốc từ thức ăn mà chủ yếu được các vi sinh vật ruột tổng hợp nên. Để tránh trở ngại này tỷ lệ tiêu hóa các axit amin có thể xác định trong dưỡng EAAI = n e j e c e b e a j xx c x b x a 100 100100100 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 64 chấp thu ở đoạn cuối hồi tràng (ileum) thay vì thu qua trong phân. Cũng như tỷ lệ tiêu hóa protein, tỷ lệ tiêu hóa axit amin ở hồi tràng cho kết quả tốt nhất. Tuy nhiên thí nghiệm in vivo rất tốn kém và tốn thời gian cũng như đòi hỏi nhiều kỹ thuật. 3.5. Protein lý tưởng (Ideal Protein): Có nhiều khó khăn khi đánh giá giá trị của một protein trong khẩu phần, các phương pháp trên đã có những hạn chế rất đáng kể. Chỉ số protein thô được xem là có ý nghĩa bởi vì tỷ lệ tiêu hóa của protein trong các thức ăn phổ biến của lợn và gà ít biến đổi. Gần đây khuynh hướng sử dụng protein tiêu hóa (DCP) tăng. Tuy nhiên, chất lượng protein phải thể hiện qua hàm lượng các axit amin thiết yếu, nhưng hầu hết các axit amin đó đều thiếu hoặc mất cân đối so với nhu cầu của lợn và gia cầm, đặc biệt là hai axit amin lysin và methionin. Vì vậy, xác định sự có mặt của lysin trong thức ăn là chỉ tiêu cơ bản đánh giá giá trị protein thức ăn. Phương pháp đánh giá giá trị protein hiện thời cho lợn dựa trên thuật ngữ "Protein lý tưởng". Protein lý tưởng được định nghĩa là loại protein cung cấp đầy đủ và đúng tỷ lệ các axit amin thiết yếu so với nhu cầu của vật nuôi. Tỷ lệ axit amin trong protein lý tưởng có thể tính theo 100 g prtein (16 g N) hay tính tỷ lệ theo lysin (100%). ARC (1981) đã đề xuất cân bằng axit amin trong protein lý tưởng cho lợn và Baker & Han (1993) đề xuất cho gà (Bảng 6.6). Ví dụ, nếu axit amin giới hạn đầu tiên của thức ăn nào đó là lysin 50 g/kg thì giá trị so với protein lý tưởng đối với lợn là 50/70 = 0,7 và protein lý tưởng sẽ là 700 g/kg protein. Nếu khẩu phần chứa 170 g/kg loại protein này thì thức ăn đó sẽ cung cấp 170 x 0,7 = 119 g/kg protein lý tưởng. Bảng 6.6. Tỷ lệ các axit amin thiết yếu trong protein lý tưởng cho lợn (g/kg protein) và gà (% tính theo lysin) Lợn (ARC) Gà (Baker & Han) 0 - 21 ngày 21 - 42 ngày Lysin 70 100 100 Methionin + Cystin 35 72 75 Threonin 42 67 73 tryptophan 10 16 17 Isoleuxin 38 67 67 Leuxin 70 111 111 Histidin 23 31 31 Phenylalanin +Tyrosin 67 + 105 05 Valin 49 77 77 Axit amin không thiết yếu 596 Đối với gia cầm, xác định giá trị protein dựa vào 3 axit amin thiết yếu: Lys, Met và Try. 3.6. Chỉ số protein dùng cho gia súc nhai lại Protein thô và protein tiêu hóa: Đối với gia súc nhai lại, giá trị protein thức ăn thường được đánh giá qua các chỉ số protein thô và protein tiêu hóa. Giá trị protein thô bao hàm N trong protein và N phi protein. Cả hai dạng N này đều có giá trị đối với gia súc nhai lại vì loại gia súc này sử dụng được N phi protein. Từ năm 1925, một dạng protein được dùng phổ biến là đương lượng protein Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 65 (Protein equivalence) tính bằng cách quy giá trị của N phi protein tương đương phân nửa giá trị của protein thuần. Ngày nay, chỉ số PE rất ít được sử dụng. Ngoài protein thô (CP), đối với thức ăn thô như cỏ, cỏ khô, thức ăn ủ chua, sử dụng phương trình sau để tính protein tiêu hóa (DCP): DCP (g/kg DM) = CP (g/kg DM) x 0,9115 - 36,7 Tuy nhiên, xác định DCP bằng thí nghiệm tiêu hóa là không thực tế đôi khi dẫn tới kết quả âm đối với một vài loại thức ăn có CP thấp như rơm rạ. Vi sinh vật dạ cỏ có khả năng tổng hợp được các axit amin thiết yếu và không thiết yếu. Hỗn hợp các axit amin được hấp thu vào máu có cấu tạo hoàn toàn khác với axit amin của thức ăn, vì vậy, đo lường hàm lượng N vi sinh vật trong phân là không có ý nghĩa đối với con vật. Tỷ lệ phân giải N trong dạ cỏ (Nitrogen rumen degradibility): Có thể xác định tỷ lệ phân giải N trong dạ cỏ bằng phương pháp in vivo và in sacco. Đối với phương pháp in sacco, tỷ lệ phân giải N được tính theo công thức sau: Tỷ lệ phân giải N = N trước khi phân giải - N sau khi phân giải N truớc khi phân giải Tỷ lệ phân giải N tương quan với thời gian và tỷ lệ phân giải tăng với tốc độ giảm dần. Mối tương quan này được thể hiện qua phương trình: p = a + b(1 - e -ct ) Trong đó, p là tỷ lệ phân giải N, a, b và c là hệ số, t là thời gian. Phương pháp này có một số sai số: Mức phân giải của thức ăn phụ thuộc vào kích thước của mẫu, nếu mẫu được nghiền mịn sẽ có độ phân giải khác hơn mẫu được nghiền thô; kích thước và đường kính lỗ của túi nylon. Một yếu tố khác ảnh hưởng lên sự phân giải N là thời gian phân giải (Incubation time). Phần này cần xem thêm chương: Các phương pháp xác định giá trị dinh dưỡng của thức ăn. & Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 66 CHƯƠNG VII TRAO ĐỔI NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ NĂNG LƯỢNG CỦA THỨC ĂN Năng lượng là yếu tố quan trọng nhất trong khẩu phần của gia súc. Tất cả tiêu chuẩn ăn đều dựa vào nhu cầu năng lượng-đó là các chất hữu cơ để tổng hợp nên sản phẩm như thịt, trứng, sữa, các mô và cơ quan của cơ thể. Vì vậy cần phải xác định giá trị dinh dưỡng cửa năng lượng đối với gia súc. Chương này đề cập đến sự chuyển hóa năng lượng của thức ăn trong cơ thể và các phương pháp ứoc tính giá trị năng lượng của thức ăn. I. TRAO ĐỔI NĂNG LƯỢNG 1.1. Khái niệm chung Năng lượng là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng sinh ra công của vật chất (Từ điển tiếng Việt, 1998). Thuật ngữ này không áp dụng trực tiếp trong dinh dưỡng gia súc. Đối với dinh dưỡng gia súc, năng lượng chính là nhiệt lượng sản sinh ra trong quá trình đốt cháy các hợp chất hữu cơ và biểu thị bằng calori. Calori (cal) là lượng nhiệt cần thiết để làm nóng 1 g nước từ 16,5 đến 17,5 0 C. Calori có các bội số là kilocalori (kcal = 1.000 cal) và megacalori (Mcal = 1.000 kcal). Joule (J) cũng là đơn vị biểu thị năng lượng và hiện nay đang được nhiều nước sử dụng. Có thể chuyển đổi calori sang joule, 1 cal = 4,184 J. Joule cũng có các bội số tương ứng là kJ (1.000 J) và MJ (1.000 kJ). 1.2. Chuyển hóa năng lượng của thức ăn Năng lượng các chất hữu cơ của thức ăn được chuyển hóa trong cơ thể gia súc theo sơ đồ 7.1. Năng lượng thức ăn (Năng lượng thô) Năng lượng tiêu hóa Năng lượng phân Năng lượng trao đổi Năng lượng nước tiểu Năng lượng khí mêtan Năng lượng thuần Sinh nhiệt Tổng nhiệt năng Năng lượng sản phẩm Năng lượng duy trì (Tích lũy trong thịt, trứng, sữa…) Sơ đồ 7.1. Chuyển hóa năng lượng của thức ăn trong cơ thể gia súc (McDonald et al., 1995) Năng lượng thô (Gross Energy - GE): Năng lượng hóa học có trong thức ăn chuyển đổi thành nhiệt năng nhờ đốt cháy bởi có mặt ôxy. Nhiệt lượng sản sinh ra do đốt cháy hoàn toàn một đơn vị khối lượng thức ăn gọi là năng lượng thô. Năng lượng thô được xác định bằng máy đo năng lượng (Bomb calorimeter). Giá trị năng lượng thô của một số chất dinh dưỡng và thức ăn như sau (MJ/kg chất khô): Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 67 Các tinh chất: Glucoz 15,6 Tinh bột 17,7 Xeluloz 17,5 Casein 24,5 Mỡ 38,5 Dầu 39,0 Sản phẩm lên men: Axit axetic 14,6 Propionic 20,8 Butyric 24,9 Lactic 15,2 Mêtan 55,0 Mô cơ thể: Nạc 23,6 Mỡ 39,3 Thức ăn: Hạt ngô 18,5 Rơm 18,5 Cỏ khô 18,9 Khô dầu ôliu 21,4 Sữa (4% mỡ) 24,9 Xác định năng lượng thoo của các chất hữu cơ thông qua khả năng oxy hóa của chúng và biểu thị quan tỷ lệ cacbon + hydro so với ôxy. Tất cả hydrat cacbon có tỷ lệ này như nhau nên giá trị năng lượng thô xấp xỉ 17,5 MJ/kg. Mỡ trung tính có hàm lượng ôxy thấp rất nhiều so với cacbon và hydro nên giá trị năng lượng thô cao hơn nhiều (39 MJ/kg) so với hydrat cacbon. Ăng lượng thô của từng axit béo khác nhau do số chuỗi cacbon; chuỗi cacbon càng ngắn (các axit béo bay hơi) thì năng lượng thô càng thấp. Protein có giá trị năng lượng thô cao hơn hydrat cacbon vì có chứa yếu tố ôxy hóa, N và S. Mêtan có giá trị năng lượng thô cao vì chỉ có cacbon và hydro. Như vậy, thức ăn chứa nhiều mỡ và dầu thực vật thì năng lượng thô cao còn thức ăn chứa nhiều tinh bột thì thấp năng lượng. Hầu hết các loại thức ăn thông thường có giá trị năng lượng thô khoảng 18,5 MJ/kg (4.400 kcal). Năng lượng tiêu hóa (Digestible Energy - DE): Năng lượng tiêu hóa là năng lượng của tổng các chất hữu cơ tiêu hóa. Năng lượng tiêu hóa cũng có thể tính bằng phần còn lại sau khi đem năng lượng thô của thức ăn ăn vào trừ đi năng lượng thô của phân thải ra. Năng lượng thô của phân (gọi tắt là năng lượng phân - Faecal Energy - FE) có thể chiếm 20-60% năng lượng thô ăn vào. Ví dụ, một con lợn ăn vào 1,67 kg thức ăn khô và 1kg chứa 18,5 MJ GE. Tổng năng lượng thô ăn vào là 30,9 MJ/ngày và thải 0,45 kg phân (18,5 MJ/kg) tương ứng với 8,3 MJ/ngày. Vậy, tỷ lệ tiêu hóa năng lượng của khẩu phần là 73,1% {(30,9-8,3)/30,9}và năng lượng tiêu hóa của khẩu phần sẽ là 0,731 x 18,5 = 13,5 MJ/kg. Do cách tính toán trên mà giá trị năng lượng tiêu hóa thấp hơn giá trị thật vì trong phân có chứa các chất trao đổi khong có nguồn gốc từ thức ăn. Tuy nhiên, để xác định lượng chất trao đổi có trong phân là rất khó khăn. Năng lượng tiêu hóa phụ thuộc vào tỷ lệ tiêu hóa năng lượng của gia súc tức là năng lượng mất qua phân. Mất năng lượng qua phân phụ thuộc gia súc, loại thức ăn và nằm trong khoảng 10-80% hoặc cao hơn đối với thức ăn chất lượng thấp. Nói chung, nuôi gia súc với các khẩu phần truyền thống thì giá trị DE= 0,6 – 0,83, trung bình là 0,7GE (với gia súc dạ dày đơn), và 0,4-0,6GE, trung bình 0,5GE (với gia súc nhai lại). Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 68 Năng lượng trao đổi (Metabolizable Energy - ME): Gia súc mất dần chất dinh dưỡng ăn vào thông qua quá trình tiêu hóa và trao đổi chất. Mất mát qua nước tiểu và khí mêtan là phần mất do quá trình tiêu hóa và trao đổi chất. Năng lượng trao đổi là phần năng lượng còn lại sau khi lấy năng lượng tiêu hóa trừ đi năng lượng chứa trong nước tiểu (Urinary Energy-UE) và trong khi tiêu hóa (Methan), chiếm 40-70% năng lượng thô của khẩu phần, nó được dùng vào những phản ứng chuyển hóa của tế bào. Năng lượng nước tiểu chính là năng lượng của những hợp chất chứa nitơ của thức ăn mà không được ôxy hóa hoàn toàn như là urê, axit lippuric, creatinine, allantoin và trong các chất không chứa N như glucoronat và axit xitric. Thực tế năng lượng mất qua nước tiểu khoảng 3% năng lượng ăn vào hoặc 12-35 kcal/g N bài tiết ở nước tiểu gia súc nhai lại. Khí tiêu hóa là khí sinh ra trong quá trình lên men vi sinh vật trong đường tiêu hóa , đặc biệt trong dạ cỏ. Khí này gồm: CO 2 , CH 4 , O 2 , H 2 và H 2 S. Metan (CH 4 ) chiếm 40% tổng số khí. Năng lượng mất mát qua khí tiêu hóa ở dạ cỏ chủ yếu là khí mêtan. Mêtan liên quan chặt chẽ lượng ăn vào và ở mức nuôi duy trì năng lượng mất qua khí mêtan chiếm 7-9% năng lượng thô ăn vào (11-13% năng lượng tiêu hóa). Nuôi gia súc với các mức ăn cao hơn thì năng lượng mất qua khí giảm 6-7%. Ở lợn 0,3% năng lượng mất quan khí mêtan. Khí mêtan sản sinh ra phụ thuộc vào lượng gluxit khẩu phần, tuổi của động vật và mức nuôi dưỡng. Swiftt và cộng sự (1945) đưa ra công thức tính lượng mêtan sinh ra như sau: CH 4 = 17,68 + 4,01 X (ở bò); = 9,80 + 2,41 X (ở cừu) (CH 4 tính bằng g và X là lượng gluxit tiêu hóa của khẩu phần tính bằng g). Để xác định lượng khí mêtan sản sinh thì gia súc được nuôi trong cũi trao đổi (Metabolism cage) có thiết bị thu phân, nước tiểu và khí. Trong trường hợp không có thiết bị này thì năng lượng mất qua khí mêtan được tính khoảng 8% năng lượng thô ăn vào đối với gia súc nhai lại. Tính tổng thể lượng mất mát qua nước tiểu và khí mêtan ở gia súc nhai lại là 18% của năng lượng tiêu hóa và 5% đối với lợn. Vì vậy, năng lượng trao đổi có thể tính bằng ME = 0,82DE đối với gia súc nhai lại và ME = 0,95DE đối với lợn. Đối với gia cầm, xác định năng lượng trao đổi dễ hơn năng lượng tiêu hóa. Sibbald (1976) đề nghị sử dụng phương pháp xác định năng lượng trao đổi nhanh như sau: cho gà nhịn đói cho đến khi hết thức ăn trong đườn tiêu hóa, sau đó bắt gà ăn thức ăn thí nghiệm và thu chất thải, đồng thời thu chất thải ở gà nuôi đói để xác định lượng nội sinh. Công thức tính giá trị năng lượng trao đổi đối với gia cầm khi làm thí nghiệm: ME (kcal/g thức ăn) = (E x X) - (Y ef -Y ec )/X; trong đó E là năng lượng thô thức ăn;Y ef là năng lượng thải ra khi gia cầm ăn thức ăn; Y ec là năng lượng thải ra khi gia cầm bị bỏ đói và X là khối lượng thức ăn. Yếu tố ảnh hưởng đến năng lượng trao đổi Giá trị năng lượng trao đổi của một số loại thức ăn ở bảng 7.1 cho thấy năng lượng mất qua phân lớn hơn quan nước tiểu và khí mêtan. Do đó, yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến năng lượng trao đổi là khả năng tiêu hóa. Khả năng tiêu hóa lại phụ thuộc vào không những gia súc mà cả thức ăn vì vậy năng lượng trao đổi rất khác nhau giữa các loại thức ăn và gai súc. Quá trình lên men ở dạ cỏ và ruột già cũng ảnh hưởng đến năng lượng mất qua khí metan. Nói chung, mất mát năng lượng qua khí tiêu hóa ở gia súc nhai lại cao hơn nhiều gia súc dạ dày đơn. Điều đó có nghĩa là năng lượng trao đổi của cùng loại khẩu phầnhay cùng loại thức ăn ở gia súc dạ dày đơn cao hơn gia súc nhai lại. Giá trị năng lượng trao đổi còn phụ thuộc vào axit amin của thức ăn tổng hợp nên protein cơ thể và N thải qua nước tiểu. Vì vậy giá trị năng lượng trao đổi được điều chỉnh bằng cách cứ 1g N tích lũy cộng thêm 28 kJ (ở lợn), 31 kJ (ở gia súc nhai lại) hoặc 34 kJ (ở gia cầm). Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. [...]... l ng trao i cho duy trỡ: Gia sỳc trang thỏi duy trỡ thỡ nng l ng tớch ly trong s n ph m b ng khụng, vỡ v y ME n vo chớnh b ng MEm Cho n nay cú r t ớt thớ nghi m xỏc nh hi u qu s d ng nng l ng cho duy trỡ tr m t vi thớ nghi m ti n hnh trờn gia sỳc nhai l i (B ng 7.5) B ng 7.5 Hi u qu s d ng nng l ng trao i dựng cho duy trỡ c a m t s ch t dinh d ng v th c n Gia sỳc L n Gia c m nhai l i Glucoz 0,94... L NG i v i ng i s n xu t cú hai b c quan tr ng l p m t kh u ph n n cho gia sỳc: th nh t xỏc nh nhu c u dinh d ng v th hai ch n l a ngu n th c n Cõn i gi a c u v cung c thi t l p i v i t ng ch t dinh d ng m ch t dinh d ng u tiờn c quan tõm l nng l ng B i vỡ h u h t cỏc ch t cú trong th c n u ch a nng l ng.Vỡ v y, giỏ tr dinh d ng c a m t lo i th c n cao hay th p tựy thu c vo giỏ tr nng l ng... vng qu c Anh ng i ta ó s d ng ME xỏc nh giỏ tr dinh d ng c a th c n Trong ti li u v nhu c u dinh d ng c a gia sỳc do ARC (H i ng nghiờn c u Nụng nghi p) a ra thỡ nhu c u nng l ng cho gia sỳc cng c bi u th giỏ tr ME Ng i ta s d ng nhi u phng phỏp khỏc nhau c tớnh giỏ tr ME c a th c n hay kh u ph n, tựy thu c lo i giỏ sỳc v th c n s d ng i v i gia c m: ME (MJ/kg) = 0,01515CP + 0,03431 OIL + 0,01169... thi t ng a b nh Selen l m t ch t khoỏng r t c vỡ v y ph i c n th n khi b sung vo kh u ph n cho gia sỳc Ngoi ra, vitamin E cũn k t h p v i selen b o v phospholipit kh i b phỏ h y c a cỏc peroxit; tham gia ph n ng phosphoryl húa; tham gia trong trao i axit nhõn; tham gia t ng h p axit ascorbic; v tham gia t ng h p ubiquinon (Coenzyme Q) Tri u ch ng thi u vitamin E: Tri u ch ng thi u vitamin E cú th... h p thu, trao i ch t v b n ch t c a th c n hay kh u ph n nh ó th o lu n cỏc ph n tr c Ngoi ra, nh h ng c a cõn b ng ch t dinh d ng cng h t s c quan tr ng Vớ d , gia sỳc v bộo s d ng nng l ng cú hi u qu cao hn khi kh u ph n nhi u hyrat cacbon hn protein Tng t v y, m t gia sỳc ang giai o n sinh tr ng s d ng nng l ng t t hn n u kh u ph n giu protein Thi u khoỏng v vitamin lm gi m hi u qu s d ng nng l... chung, HI c a th c n ph thu c vo b n ch t c a nú, lo i gia sỳc v ti n trỡnh m gia sỳc s d ng Nng l ng nhi t cũn ph thu c vo mụi tr ng, thnh ph n dinh d ng kh u ph n v th c n sinh lý c a con v t Con v t s ng trong mụi tr ng l nh (d i nhi t t i h n), nhi t s n xu t trong quỏ trỡnh chuy n húa ph i tng lờn gi m cho c th (duy trỡ thõn nhi t n nh) gia sỳc nhai l i, thay i thnh ph n kh u ph n lm thay ... hay sinh nhi t (Heat Increment- HI): Nng l ng nhi t l l ng nhi t tng lờn sau khi cho gia sỳc n HI bao g m nhi t l ng s n sinh ra do quỏ trỡnh lờn men, tiờu húa, h p thu, hỡnh thnh s n ph m, hỡnh thnh v bi ti t ch t th i Gia sỳc c n nng l ng do ụxy húa dinh d ng m b o cỏc ho t ng n bao g m: nhai, nu t v ti t n c b t; gia sỳc nhai l i n nhi u x thỡ nng l ng tiờu t n 36% nng l ng trao i n vo Ho t ng... tr ng, gia sỳc tớch ly trong c th m t l ng l n protein v lipit Quỏ trỡnh ny chớnh l s tớch ly nng l ng Hi u qu s d ng nng l ng r t khỏc nhau i v i t ng lo i gia sỳc v t ng kh u ph n hay t ng lo i th c n (B ng 7.6) Nhỡn chung, hi u qu s d ng nng l ng cho sinh tr ng c a gia sỳc nhai l i th p hn l n Hi u su t s d ng nng l ng trao i s n xu t s a: Hi u qu s d ng nng l ng trao i s n xu t s a c a gia sỳc... i gia sỳc nhai l i 2.2 H th ng ng l ng tinh b t (Starch Equivalent System - SES) H th ng ny do Kellner a ra t 1905 d a trờn giỏ tr nng l ng thu n c a cỏc ch t dinh d ng tiờu húa ch a trong th c n v trờn s l ng m tớch ly bũ c thi n v bộo Nh v y giỏ tr nng l ng th c n c xỏc nh theo d ng nng l ng thu n (NE) theo cụng th c:: NE (kcal/kg) = 2,24 DCP + (4,5 - 5,70) DEE + 2,36 DCF + 2,36 DNFE Cỏc ch t dinh. .. evaluation only Ch bi n th c n cng cú nh h ng n nng l ng trao i i v i gia sỳc nhai l i, nghi n v vo viờn th c n thụ lm tng m t mỏt nng l ng qua phõn, nhng cú th lm gi m khớ mờtan s n sinh i v i gia c m, th c n h t nghi n cng lm nh h ng n nng l ng trao i M c nuụi d ng (feeding level) cng nh h ng n nng l ng trao i Tng m c nuụi d ng cho gia sỳc nhai l i lm gi m t l tiờu húa nng l ng, vỡ v y gi m giỏ tr . cừu 1 -14, 835 6 + 1 ,33 10 DCP + 0,78 23 DNFE + 0,9787 DEE + 0,5 133 DCF 2 1,6899 + 1 ,38 44 DCP + 0,7526 DNFE - 0,8279 DEE + 0 ,36 73 DCF 3 1, 034 0 + 0,9702 DCP + 0,9150 DNFE + 1 ,35 13 DEE + 0,0798. để xác định giá trị dinh dưỡng của thức ăn. Trong tài liệu về nhu cầu dinh dưỡng của gia súc do ARC (Hội đổng nghiên cứu Nông nghiệp) đưa ra thì nhu cầu năng lượng cho gia súc cũng được biểu. 18,9 18 ,3 19,0 18 ,3 2,2 2,8 4,9 1,6 5,5 2,8 6,4 2,8 4,1 6,0 8,2 0,4 0,6 0,5 2,6 0,8 0,8 1,0 1,0 1 ,3 1,1 1,4 1 ,3 16,7 15 ,3 13, 3 16,9 13, 3 14,2