Xác định nhu cầu năng lượng trao đổi, năng lượng thuần cho duy trì và tiết sữa của bò holstein việt nam

ADF Xơ rửa a xít Acid Detergent FiberARC Hội đồng Nghiên cứu nông nghiệp Anh Agriculture Research Council Ash Khoáng tổng số Ash CF Xơ thô Crude Fiber CHOth Carbohydrate tiêu hóa CP Pro

NGÔ ĐÌNH TÂN

XÁC ĐỊNH NHU CẦU NĂNG LƯỢNG TRAO ĐỔI, NĂNG LƯỢNG THUẦN CHO DUY TRÌ VÀ TIẾT

SỮA CỦA BÒ HOLSTEIN VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

HÀ NỘI – 2017

NGÔ ĐÌNH TÂN

XÁC ĐỊNH NHU CẦU NĂNG LƯỢNG TRAO ĐỔI, NĂNG LƯỢNG THUẦN CHO DUY TRÌ VÀ TIẾT

SỮA CỦA BÒ HOLSTEIN VIỆT NAM

Chuyên ngành: DINH DƯỠNG VÀ THỨC ĂN CHĂN NUÔI

Tôi xin cam đoan rằng:

Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trungthực và chưa từng được sử dụng hoặc công bố trong bất kỳ công trình nàokhác

Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cám ơn vàcác thông tin trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ nguồn gốc

Hà Nội, tháng năm 2017

Tác giả luận án

Ngô Đình Tân

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn này, tôi đã nhậnđược rất nhiều sự giúp đỡ, tạo điều kiện của tập thể lãnh đạo, các nhà khoahọc, cán bộ, chuyên viên Phòng Đào tạo Thông tin – Viện Chăn nuôi, tậpthể Ban Lãnh đạo Viện Chăn nuôi; Tập thể Ban Lãnh đạo Trung tâmNghiên cứu Bò và Đồng cỏ Ba Vì; các cán bộ Bộ môn Dinh dưỡng vàThức ăn Chăn nuôi; Trung tâm Thực nghiệm và Bảo tồn vật nuôi; Bộ mônPhân tích thức ăn gia súc và Sản phẩm chăn nuôi, các Phòng, Bộ mônthuộc Viện Chăn nuôi Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành về sự giúp

đỡ đó

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Vũ Chí Cương và TS.Phạm Kim Cương, những thầy kính mến đã hết lòng giúp đỡ, dạy bảo,động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình họctập và hoàn thành luận văn này

Nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn: Lãnh đạo và các cán bộcông nhân Công ty Bò sữa TP Hồ Chí Minh, các hộ chăn nuôi bò sữa tại xãĐông Thạnh, huyện Hóc Môn, TP Hồ Chí Minh đã quan tâm, giúp đỡ vàtạo điều kiện thuận lợi cho tôi được học tập và thực hiện đề tài nghiên cứu

Xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp của tôi đang công tác tại Trung tâmNghiên cứu Bò và Đồng cỏ Ba Vì và gia đình đã động viên, khích lệ, tạo điềukiện và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận án này./

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Tác giả luận án

Ngô Đình Tân

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ VÀ SƠ ĐỒ ix

MỞ ĐẦU 1

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 4

3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN 4

4 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5

1.1 TỔNG QUAN VỀ PHÁT TRIỂN CHĂN NUÔI BÒ SỮA VIỆT NAM 5

1.2 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU NHU CẦU NĂNG LƯỢNG CHO BÒ SỮA 7

1.2.1 Định nghĩa và đơn vị đo năng lượng 7

1.2.2 Các dạng năng lượng của thức ăn và cách tính 8

1.2.2.1 Năng lượng thô của thức ăn (Gross energy-GE) 9

1.2.2.2 Năng lượng tiêu hoá (Digestible energy - DE) 12

1.2.2.3 Năng lượng trao đổi (Metabolism energy-ME) 13

1.2.2.4 Năng lượng thuần (Net energy-NE) 16

1.2.3 Phương pháp đo nhiệt lượng và năng lượng tích lũy 18

1.2.3.1 Phương pháp đo nhiệt lượng trực tiếp (Animal Calorimetry) 19

1.2.3.2 Phương pháp đo nhiệt lượng gián tiếp (Indirect calorimetry) 19

1.2.3.3 Phương pháp đo năng lượng tích lũy bằng kỹ thuật cân bằng carbon-nitơ 21

1.2.3.4 Xác định lượng tích lũy bằng phương pháp giết mổ so sánh (Comparative Slaughter Technique) 23

1.3 MỘT SỐ HỆ THỐNG ĐÁNH GIÁ NĂNG LƯỢNG CỦA THỨC ĂN CHO GIA SÚC NHAI LẠI 24

1.4.1 Phương pháp tính nhu cầu năng lượng thuần cho duy trì (NEm) 25

1.4.2 Hiệu quả sử dụng năng lượng trao đổi 28

1.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ NHU CẦU NĂNG LƯỢNG CHO BÒ SỮA TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 31

1.5.1 Tình hình nghiên cứu về nhu cầu năng lượng cho bò sữa ở ngoài nước 31

1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước về nhu cầu năng lượng cho bò sữa 37

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40

2.1 Vật liệu nghiên cứu 40

2.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 40

2.2.1 Địa điểm nghiên cứu 40

2.2.2 Thời gian nghiên cứu 40

2.3 Nội dung nghiên cứu 40

2.4 Phương pháp nghiên cứu 41

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 58

3.1 Ước tính nhu cầu năng lượng trao đổi và năng lượng thuần cho duy trì của bò cái HV 58

3.2 Ước tính nhu cầu năng lượng trao đổi và năng lượng thuần cho tiết sữa của bò cái HV có năng suất ≥ 4.500 kg/chu kỳ 70

3.3 Đánh giá kết quả xác định nhu cầu duy trì và sản xuất của bò HV có năng suất cao trong điều kiện sản xuất 79

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 89

1 KẾT LUẬN 89

2 ĐỀ NGHỊ 89

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 91

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 92

ADF Xơ rửa a xít (Acid Detergent Fiber)

ARC Hội đồng Nghiên cứu nông nghiệp Anh (Agriculture Research

Council)

Ash Khoáng tổng số (Ash)

CF Xơ thô (Crude Fiber )

CHOth Carbohydrate tiêu hóa

CP Protein thô (Crude Protein)

DE Năng lượng tiêu hoá (Digestible Energy)

dE Tỷ lệ tiêu hoá năng lượng (Digestibility of Energy)

dOM Tỷ lệ tiêu hoá của chất hữu cơ (Digestibility of Organic Matter)

DM Chất khô (Dry Matter)

DMI Lượng thức ăn ăn vào (Dry Matter Intake)

DEE Mỡ tiêu hóa (Digestible Ether Extract)

DCF Xơ tiêu hóa (Digestible Crude Fiber)

DNFE Dẫn xuất không đạm tiêu hóa (Digestible Nitrogen Free Extract)DCP Protein tiêu hóa (Digestible Crude Protein)

EE Mỡ thô (Ether Extract)

FHP Nhiệt sản sinh ở trạng thái trao đổi đói (Fasting heat production)

GE Năng lượng thô (Gross Energy)

HcP Nhiệt lượng cho quá trình điều tiết nhiệt

HdP Nhiệt lượng cho quá trình tiêu hoá, hấp thu và đồng hoá

HjP Nhiệt lượng cho hoạt động chủ động

HfP Nhiệt lượng cho quá trình lên men

HI Nhiệt gia tăng (Heat increatment)

HP Tổng nhiệt sản sinh (Heat production)

INRA Viện nghiên cứu nông nghiệp quốc gia Pháp

ME Năng lượng trao đổi (Metabolizable Energy)

MEm Năng lượng trao đổi cho duy trì (Metabolisable energy for

maintenance)

Mean Giá trị trung bình

NDF Xơ rửa trung tính (Neutral Detergent Fiber)

NE Năng lượng thuần (Net Energy)

NEm Năng lượng thuần cho duy trì

NEl Năng lượng thuần cho sản xuất sữa

NEg Năng lượng thuần cho tăng trọng

NL Năng lượng

NRC Hội đồng nghiên cứu Quốc gia Mỹ (National Research Council)

OM Chất hữu cơ (Organic Matter)

RE Năng lượng tích luỹ (Retention Energy)

R2 Hệ số xác định (Coefficient of Determination)

SCFA Axit béo mạch ngắn (Short Chain Fatty Acids)

SD Độ lệch chuẩn (Standard Deviation)

SE Sai số chuẩn (Standard Error)

SEM Sai số của trung bình (Standard Error of Means)

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TDN Tổng các chất dinh dưỡng tiêu hóa

TLTH Tỷ lệ tiêu hóa

UFL Đơn vị thức ăn cho tạo sữa (Unité Fourragère du Lait)

UFV Đơn vị cỏ cho sản xuất thịt (Unité Fourragère de la Viande)

VCN Viện Chăn nuôi

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Một số công thức tính GE của thức ăn cho gia súc nhai lại 11Bảng 1.2 Một số phương trình tính ME của thức ăn 14Bảng 1.3 Một số phương trình chẩn đoán năng lượng trao đổi của thức ăncho gia súc nhai lại (Đinh Văn Mười và cs., 2012) 16Bảng 1.4 Một số phương trình tính NE 17Bảng 1.5 Phương trình ước tính hệ số k trong các hệ thống dinh dưỡngkhác nhau 18Bảng 1.6 Tính toán nhiệt sản xuất ra của 1 bê từ các số liệu trao đổi hô hấp

và ni tơ bài tiết trong nước tiểu 20Bảng 1.7 Cách tính năng lượng tích lũy và nhiệt lượng của cừu từ thínghiệm cân bằng nitơ và carbon 22Bảng 1.8 Ước tính năng lượng tích lũy và nhiệt sản xuất ở gia cầm sử dụng

kỹ thuật giết mổ so sánh 23Bảng 1.9 FHP của bò cái sữa cho ăn khẩu phần cơ sở là cỏ khô được công bốnăm 1985 32

vắt sữa sử dụng phương pháp hồi qui và số liệu trao đổi nhiệt 33Bảng 1.11 Nhu cầu năng lượng cho mang thai bốn tháng cuối của bò sữa 35Bảng 1.12 Nhu cầu MEm (MJ/ngày) và NEm (MJ/ngày) của bò cái 75% HF(Vũ Chí cương và cs., 2011) 38Bảng 2.1 Thành phần hóa học của các thức ăn dùng trong nghiên cứu 43Bảng 2.2 Thành phần hóa học và năng lượng trao đổi của các loại thức ăn 47Bảng 2.3 Thành phần hóa học, giá trị năng lượng thô, năng lượng trao đổicủa thức ăn 52Bảng 2 4 Nhu cầu năng lượng cho mang thai bốn tháng cuối của bò sữa .55

Bảng 3.1 Thu nhận thức ăn và tỷ lệ tiêu hóa in vivo của bò thí nghiệm 59

Bảng 3.2 Thể tích O2 tiêu thụ, CO2 và CH4 thải ra, tổng lượng nhiệt sảnsinh và nhu cầu MEm hằng ngày của bò thí nghiệm 61Bảng 3.3 Tóm tắt nhu cầu năng lượng trao đổi cho duy trì (MEm) ở bò đangvắt sữa của một số tác giả sử dụng phương pháp hồi qui và các số liệu trao đổinhiệt 65Bảng 3.4 Thể tích O2 tiêu thụ lượng CO2 và CH4 thải ra, tổng lượng nhiệtsinh ra khi trao đổi đói và nhu cầu NEm hằng ngày của bò thí nghiệm 68Bảng 3.5 NEm của bò cái sữa cho ăn khẩu phần khác nhau công bố từ năm

1997 đến 2005 69Bảng 3.6 Năng suất, chất lượng sữa và thay đổi khối lượng của bò thí nghiệm 71Bảng 3.7 Năng lượng trao đổi thu nhận và năng lượng trao đổi cho tiết sữacủa bò HV thí nghiệm 74Bảng 3.8 Nhu cầu năng lượng cho tiết sữa của đàn bò HV (MJ/kg sữa) 77Bảng 3.9 Năng suất sữa, chất lượng sữa và thay đổi khối lượng hàng ngàycủa bò thí nghiệm 80

ngày của bò thí nghiệm 83Bảng 3.11 Nhu cầu năng lượng thuần cho tiết sữa của đàn bò HV (MJ/kgsữa) 86Bảng 3.12 So sánh các nhu cầu năng lượng trao đổi và năng lượng thuầncho tiết sữa 87

Đồ thị 3.1 Quan hệ bậc 1 giữa MEm và KLCT Y (ME m KJ/kgW 0,75 ) = 600,0 – 1,1915 × Khối lượng cơ thể (kg) P<0,001 66

Đồ thị 3.2 Quan hệ bậc 2 giữa MEm và KLCT Y (ME m KJ/kgW 0,75 ) = 817,5 – 1,093 × Khối lượng cơ thể (kg) + 0,000910 x (khối lượng cơ thể -kg) 2 66

Đồ thị 3.3 Quan hệ hồi qui tuyến tính bậc nhất giữa NEl thực (đốt bằngBomb Calorimeter) và NEl (ước tính từ công thức) 79

Đồ thị 3.4 Quan hệ hồi qui phi tuyến tính bậc ba giữa NEl thực (đốt bằngBomb Calorimeter) và NEl (ước tính từ công thức) 79

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Để phát triển đàn bò sữa và từng bước nâng cao năng suất của đàn

bò, nước ta đã tiến hành lai tạo bò sữa theo cách sử dụng tinh bò đựcHolstein Friesian (HF) lai với bò cái lai Zebu trong nước Trong thời gianqua, chất lượng giống đàn bò sữa ngày càng được cải thiện, bò có tỷ lệ máu

HF ngày càng tăng (Đinh Văn Cải và cs., 2014) Quá trình lai cấp tiếnthông qua việc sử dụng tinh bò HF phối với bò cái lai hướng sữa đã hìnhthành nên các nhóm bò có tỷ lệ máu HF từ 50%; 75%; 87,5% và cao hơnnữa Theo thống kê của Vo Lam (2011) ở 120 trại tại Miền Nam thì tỷ lệđàn bò lai HF là 95,8% Stanton và cs (2011) báo cáo rằng, ở Việt Nam tỷ

lệ đàn bò HF chiếm 15%, bò Jersery (1%); bò 50% máu HF và 50% máuZebu (F1) (24%); bò 75% máu HF và 25% máu Zebu (F2) (25%); bò 87,5%máu HF và 12,5% máu Zebu (F3) (22%) và bò trên F3 là 13% Có thể thấyrằng đàn bò có tỷ lệ máu từ 87,5% HF đến tiệm cận HF thuần ở nước tachiếm gần 50% tổng đàn bò sữa, có thể nói rằng đây là bò Holstein ViệtNam (HV) Theo thống kê của Phòng Gia súc lớn, Cục Chăn nuôi thì đếnnăm 2016 tổng đàn bò sữa nước ta chủ yếu là bò lai với 150 ngàn con, đàn

bò F1 có xu hướng giảm dần Với xu hướng hiện nay thì số lượng bò có tỷ

lệ máu HF từ 87,5% trở lên sẽ tiếp tục tăng Con lai HF có tỷ lệ máu từ87,5% trở lên có năng suất cao và đòi hỏi phải đảm bảo đủ về mặt dinhdưỡng thì hiệu quả sản xuất sữa mới đạt theo đúng với tiềm năng di truyềncủa chúng Đinh Văn Cải (2009) đã ước tính sản lượng sữa của đàn bò sữa

ở Việt Nam từ năm 1990 đến 2007 mỗi chu kỳ tăng 100 kg và dự đoán đếnnăm 2015 sản lượng sữa bình quân là 4660 kg/chu kỳ 305 ngày

Song song với việc tăng năng suất thì nhu cầu về dinh dưỡng để đáp

ứng phù hợp với tiềm năng năng suất là một vấn đề rất quan trọng Để duytrì tốt năng suất thì gia súc cần năng lượng để duy trì các chức năng của cơthể, điều hòa thân nhiệt và sản xuất Do đó, xác định đúng nhu cầu nănglượng cho đàn bò sữa cao sản từ đó phối hợp khẩu phần một cách hợp lý làmột trong những bước quan trọng trong nghiên cứu về dinh dưỡng phục vụthực tế chăn nuôi bò sữa hiện nay Với đặc điểm về nhu cầu về năng lượng

ở đàn bò sữa cho duy trì và sản xuất có thể sẽ phụ thuộc vào các điều kiệnchăm sóc nuôi dưỡng khác nhau, nên khi áp dụng tiêu chuẩn ăn hiện có ởcác nước trên thế giới vào chăn nuôi bò sữa nuôi tại Việt Nam có thể khôngphù hợp Thừa hoặc thiếu dinh dưỡng đều có ảnh hưởng tới khả năng sảnxuất và hiệu quả kinh tế chăn nuôi

Bò có tỷ lệ máu HF từ 87,5% trở lên, có tiềm năng năng suất cao ởViệt Nam có khả năng thích nghi tốt với điều kiện nuôi dưỡng trong nước,khi áp dụng các tiêu chuẩn trên thế giới để lập khẩu phần cho đàn bò nhưhiện nay còn nhiều bất cập Các nghiên cứu của Vũ Chí Cương và cs.(2009, 2011a, 2011b, 2012) đã xác định được nhu cầu năng lượng trao đổi

và năng lượng thuần cho duy trì của bê, bò có 75% HF bằng cách sử dụngbuồng hô hấp Sử dụng kết hợp buồng hô hấp và các thí nghiệm nuôidưỡng trên bò để xác định các nhu cầu năng lượng cho duy trì và tiết sữacủa đàn bò HV nuôi ở Việt Nam là cần thiết Các giá trị năng lượng xácđịnh từ buồng hô hấp sẽ được sử dụng để chuẩn hóa các giá trị năng lượngước tính theo công thức Điều này có ý nghĩa về mặt khoa học và thực tiễn

vì sẽ giúp cho việc xây dựng khẩu phần cho bò được cân bằng về nănglượng, tiết kiệm được thời gian Để có cơ sở bước đầu cho việc hoàn thiệnkhẩu phần ăn cho bò sữa HV Việt Nam chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài

“Xác định nhu cầu năng lượng trao đổi, năng lượng thuần cho duy trì

và tiết sữa của bò sữa Holstein Việt Nam (HV)”

Những câu hỏi nghiên cứu đặt ra cho nghiên cứu này:

- Có thể xác định và sử dụng được kết quả nghiên cứu về nhu cầunăng lượng trao đổi và năng lượng thuần cho duy trì ở bò HV haykhông? Nếu có thể thì các nhu cầu này là bao nhiêu?

- Có thể xác định và sử dụng kết quả nghiên cứu về nhu cầu nănglượng trao đổi và năng lượng thuần cho tiết sữa ở bò HV hay không?Nếu có thể thì các nhu cầu này là bao nhiêu?

- Từ các kết quả xác định về nhu cầu năng lượng trao đổi và nănglượng thuần cho duy trì và tiết sữa của bò HV khác có thể áp dụngcác nhu cầu này vào sản xuất hay không?

Giả thuyết đưa ra cho các câu hỏi nghiên cứu trên là:

- Trên cơ sở số lượng đàn bò Holstein Việt Nam (HV) được tạo ra ởViệt Nam đã thích nghi với điều kiện nuôi dưỡng ở nước ta nên cónhu cầu hoàn toàn so với bò nhập nội Do đó cần phải nghiên cứu vàxác định được các nhu cầu về năng lượng trao đổi, năng lượngthuần cho duy trì và tiết sữa của chúng ở điều kiện Việt Nam

- Ở Việt Nam Vũ Chí Cương và cs (2009, 2011a, 2011b, 2012) đã sửdụng buồng hô hấp để xác định nhu cầu năng lượng trao đổi và nănglượng thuần cho duy trì và tiết sữa của bê, bò cái lai 75% máu HF

- Từ kết quả xác định nhu cầu về năng lượng trao đổi, năng lượng thuầncho duy trì và tiết sữa kết hợp với các thí nghiệm nuôi dưỡng sẽ xácđịnh được các nhu cầu này cho bò HV nuôi ở Việt Nam

Do vậy, đề tài “Xác định nhu cầu năng lượng trao đổi, năng lượng thuần cho duy trì và tiết sữa của bò sữa Holstein Việt Nam (HV)” được

thực hiện với giả thuyết rằng kết quả thu được sẽ xác định được chính xáchơn giá trị ME, NE cho duy trì và tiết sữa cho bò cái HV

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

- Xác định được nhu cầu năng lượng trao đổi và năng lượng thuần cho duytrì của bò cái HV ở 3 mức khối lượng khác nhau: 400, 500 và 600kg

- Xác định được nhu cầu năng lượng trao đổi và năng lượng thuần cho bò

HV tiết sữa có tiềm năng năng suất cao (≥4.500 lít/con/chu kỳ)

- Kiểm nghiệm để hiệu chỉnh các giá trị nhu cầu năng lượng cho duy trì

và tiết sữa của bò ≥ 87,5% HF trong điều kiện sản xuất

3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN

Đề tài sẽ góp phần vào cơ sở dữ liệu về nhu cầu năng lượng trao đổicho duy trì (MEm) và tiết sữa (MEl), nhu cầu năng lượng thuần cho duy trì(NEm) và tiết sữa (NEl) cho đàn bò cái HV ở Việt Nam Các giá trị nănglượng này sẽ được sử dụng để chuẩn đoán các giá trị năng lượng ước tínhtheo các bảng giá trị dinh dưỡng của thức ăn với độ tin cậy cao Chuẩn hóa

để có giá trị dinh dưỡng chính xác từ kết quả của nghiên cứu này sẽ giúpcho việc xây dựng khẩu phần ăn được chính xác về nhu cầu năng lượngcho đàn bò cái HV đó đó sẽ tiết kiệm được chi phí sản xuất sữa

Các kết quả của đề tài luận án sẽ là tài liệu khoa học để các cơ quanquản lý, Viện nghiên cứu, các trường Đại học, giáo viên, sinh viên ngànhnông nghiệp tham khảo

Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể làm cơ sở cho các trang trạichăn nuôi bò tham khảo khi xây dựng khẩu phần ăn cho bò cái HV

4 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

- Luận án này đã xác định được nhu cầu ME, NE cho duy trì và tiết sữacho bò cái HV ở mức khối lượng 400, 500 và 600 kg

- Đề tài đã xác định được nhu cầu năng lượng trao đổi cho duy trì và nănglượng thuần của bò HV để sản xuất được 1 kg sữa tiêu chuẩn

- Đã xác định được nhu cầu năng lượng trao đổi và năng lượng thuần choduy trì và sản xuất của bò HV trong điều kiện sản xuất

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 TỔNG QUAN VỀ PHÁT TRIỂN CHĂN NUÔI BÒ SỮA VIỆT NAM

Lai tạo là phương pháp cải tiến giống đã và đang được áp dụng rộngrãi ở nhiều quốc gia trên thế giới Thông qua lai tạo giữa các giống sẽ xuấthiện hiện tượng ưu thế lai ở đời con lai Năng suất sản phẩm của con laithường cao hơn so với trung bình của bố mẹ của chúng Những giống bòsữa cao sản như Holstein Friesian, Nâu Thụy Sĩ và Jersey đã được nhiềunước trong khu vực nhiệt đới nhập nội và cho lai nhằm cải tiến giống bòđịa phương Những con lai đã thể hiện ưu rõ thế lai và phát huy tốt trongđiều kiện nuôi đại trà Mục đích chính của việc lai tạo là tạo ra con lai cónhững ưu điểm mới như nâng cao tầm vóc và sản lượng sữa trong khi vẫngiữ được những ưu thế sẵn có của con giống nội địa như khả năng thíchnghi với điều kiện khí hậu thời tiết và điều kiện và nuôi dưỡng ở bản địa

Chăn nuôi bò sữa chủ yếu sử dụng phương pháp lai cấp tiến để tạo racon lai có tỷ lệ máu khác nhau, nhằm cho năng suất cao hơn so với bò nền(bò lai ze bu) Người ta sử dụng giống có năng suất cao cho giao phối vớigiống nội địa, mỗi thế hệ lai sẽ tăng dần tỷ lệ máu giống cao sản Ở ViệtNam, sử dụng tinh bò đực Holstein Friesian (HF) thuần lai tạo với bò laiZebu để tạo đàn bò lai hướng sữa có khả năng sinh trưởng, phát triển vàsản xuất phù hợp với điều kiện trong nước đã được thực hiện từ những năm

1990 (Võ Lâm, 2011) Theo Gautier (2008) đàn bò lai hướng sữa chiếmkhoảng 80% tổng đàn bò sữa ở nước ta và chủ yếu là bò F2 (75% máu HF)

và F3 (87,5% HF) Tỷ lệ máu bò HF trong bò lai hướng sữa quyết định sảnlượng sữa của đàn bò lai hướng sữa từ 1200 kg/con/chu kỳ (Giang vàTuyên, 2001) lên 3400 kg/con/chu kỳ (Gautier, 2008) Theo báo cáo củaNguyễn Xuân Trạch và Phạm Phi Long (2008) thì sản lượng sữa 305 ngày

của đàn bò lai tăng dần theo tỷ lệ máu HF lần lượt là F1 (3707,76 kg/chukỳ), bò F2 (3846,05 kg/chu kỳ) và bò F3 là 4961,32 kg/chu kỳ Có thể thấyrằng khi so sánh các loại bò lai, sản lượng sữa tăng dần lên khi tăng tỷ lệmáu HF (Lê Xuân Cương, 2002; Nguyễn Xuân Trạch và Phạm Phi Long,2008; Vương Ngọc Long, 2008; Nguyễn Văn Tuế và cs., 2010) Lê Bá Quế(2013) cho rằng sản lượng sữa phụ thuộc rất nhiều vào yếu tố giống trong

đó có sự ảnh hưởng của bò đực giống

Sơ đồ 1 Sơ đồ lai tạo giống bò lai hướng sữa Việt Nam

Số lượng bò lai hướng sữa có tỷ lệ máu từ 87,5% máu HF sẽ tăngdần, nhóm bò này được lai tạo, sinh ra và được nuôi dưỡng ở điều kiệnnước ta nên có khả năng thích nghi tốt hơn so với bò nhập nội Một số nhàkhoa học và nhà quản lý nông nghiệp gần đây đều cho rằng nhóm bò này

có thể gọi là bò Holstein Việt Nam (HV) Do đó, nên khi áp dụng các tiêuchuẩn dinh dưỡng của nước ngoài để lập khẩu phần cho đàn bò HV nhưhiện nay là không phù hợp so với tiềm năng của chúng

1.2 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU NHU CẦU NĂNG LƯỢNG

CHO BÒ SỮA

Năng lượng có vai trò quan trọng trong cơ thể con vật thông qua quátrình phân tạo ATP đốt cháy để duy trì các hoạt động và làm việc củachúng Nó bao gồm các quá trình sinh hóa, hoạt động hệ thần kinh thể dịchhoặc các hoạt động vận chuyển qua màng tế bào (Kearl, 1982; Blaxter,1989) Xác định lượng năng lượng là việc quan trọng trong khẩu phần chovật nuôi Gia súc cần năng lượng để duy trì và sản xuất tạo ra các sản phẩm(thịt, sữa, lao tác, …) Số lượng năng lượng phụ thuộc vào các chức năngsinh lý và điều kiện môi trường (NRC, 2000; Johnson và cs., 2003; Ferrell

và Oltjen, 2008) Gia súc thu nhận thức ăn liên tục để duy trì năng lượngcho toàn bộ chức năng của cơ thể Khẩu phần thức ăn cần đủ năng lượng đểđáp ứng nhu cầu cho duy trì cơ thể (Blaxter, 1967; Williams và Jenkin,2003a) và các chức năng sản xuất khác (McDonald và cs., 2002; Ferrell vàOltjen, 2008)

1.2.1 Định nghĩa và đơn vị đo năng lượng

Định nghĩa năng lượng

Theo Vũ Duy Giảng và cs (2008) thì hệ thống năng lượng là một tậphợp các quy luật liên kết giữa năng lượng ăn vào của một gia súc với năngsuất hay khả năng sản xuất của con vật đó Hệ thống này được dùng đểhoặc xác định năng suất của gia súc từ một mức năng lượng ăn vào nào đóhoặc để tính toán lượng năng lượng ăn vào cần thiết để có được một mứcnăng suất nào đó Một hệ thống năng lượng đơn giản nhất cũng phải baogồm hai bộ số liệu: (i) số liệu về nhu cầu năng lượng của gia súc và (ii) sốliệu về giá trị năng lượng của thức ăn và cả hai bộ số liệu này phải đượcbiểu thị trên cùng một đơn vị

Đơn vị đo năng lượng:

Năng lượng chỉ có thể đo lường bằng phép biến đổi từ một dạng ở

dạng khác Do đó, hầu hết định nghĩa về đơn vị năng lượng là tương tựnhau Đơn vị Joule (J) đã được phát triển bởi International System of Units(SI) và của National Bureau of Standards (USA) là một đơn vị năng lượngcủa điện, máy và hóa học Vì thế, hầu hết đơn vị năng lượng sử dụng để đogiá trị năng lượng trong dinh dưỡng học động vật đều áp dụng giá trị của SI

về năng lượng trao đổi (Joule) Một Joule bằng 107 éc, trong đó 1 éc làlượng năng lượng để tiêu hao đẩy nhanh một khối lượng 1 g đi 1 cm/giây.Các nhà dinh dưỡng thường chuẩn hóa nhiệt lượng từ Bomb Calorimeter

có sử dụng một tiêu chuẩn nhiệt Thông thường sử dụng axit benzoic tinhkhiết đặc biệt được đốt cháy hoàn toàn trong bom để xác định đơn vị điện

và tính toán về Joule/phân tử gam (NRC, 1981; McDonald và cs., 2002)

Đơn vị Joule có thể chuyển đổi sang calorie (cal) như là một đơn vịcủa năng lượng của các nghiên cứu về dinh dưỡng ở một số nước Các đơn

vị cũ hơn đo lượng nhiệt thể hiện bằng calorie hoặc BTUs (BristishThermal Units) Một calorie được xác định là một lượng nhiệt cần thiết đểtăng 1 g nước từ 14,5 lên 15,50C Hoặc trên thực tế đơn vị calorie là quánhỏ nên người ta thường sử dụng đơn vị Kilocalorie (Kcal) hoặc KJ: 1 Kcal

= 4,19 KJ hay 1KJ = 0,24 Kcal; 1 Kcal = 1000 cal và 1 KJ = 1000 J (ARC,1980; WTSR, 2008)

1.2.2 Các dạng năng lượng của thức ăn và cách tính

Các phần năng lượng khác nhau của một loại thức ăn trong quá trìnhchuyển hóa của gia súc có mối liên hệ với nhau (Crampton và Harris, 1969;Pond và cs., 2005) Năng lượng thức ăn trong quá trình tiêu hóa và trao đổicủa động vật được thể hiện ở sơ đồ của Pond và cs (2005) như sau:

1.2.2.1 Năng lượng thô của thức ăn (Gross energy-GE)

Năng lượng thô là tổng lượng nhiệt hoặc nhiệt được tạo ra bởi sựôxy hóa mẫu thức ăn trong Bomb Calorimeter (AOAC, 1990) Giữa GE ởthức ăn và GE mà gia súc chuyển hóa được không có sự tương quan vớinhau (Blaxter,1989) Sự khác nhau giữa các loại carbohydrate trong thức

ăn chỉ khác nhau rất nhỏ về năng lượng Thức ăn giàu mỡ có có giá trị nănglượng lớn, còn các loại thức ăn giàu khoáng thì có giá trị thấp hơn Hầu hếtcác loại thức ăn chứa khoảng 18,5 MJ/kg DM (McDonald và cs., 2002;Pond và cs., 2005) GE của thức ăn không được gia súc sử dụng hoàn toàn(Ferrell và Oltjen, 2008) Một số năng lượng bị thất thoát ở gia súc ở dạngrắn, lỏng và khí bài tiết ra, sự mất mát khác là ở nhiệt sản xuất ra

Năng lượng trong thức ăn được đo bằng phương pháp trực tiếp khi đốt

Năng lượng thô (GE) (Nhiệt đốt cháy)

 Năng lượng trong phân (FE)

- Thức ăn không tiêu hóa

- Vi khuẩn hấp thu

- Bài tiết và những mảnh đường tiêu hóa

Năng lượng tiêu hóa (DE)

 Khí sinh ra trong đường tiêu hóa (CH4)

 Năng lượng trong nước tiểu (UE)

Năng lượng trao đổi (ME)

Năng lượng thuần (NE)

 Gia tăng nhiệt (đổi chất dinh dưỡng)

 Nhiệt của quá trình lên men

Năng lượng thuần cho duy trì (NEm)

- Trao đổi chất cơ bản;

Năng lượng thuần cho sản xuất (NEp)

- Năng lượng biểu mô;

- Tiết sữa;

- Mang thai;

- Tạo lông hoặc các công việc

Năng lượng sản xuất hoặc tích lũy

cháy một lượng thức ăn trong Bomb Calorimeter, nhiệt lượng sinh ra do sựđốt cháy thức ăn này gọi là GE, nó phụ thuộc vào thành phần dinh dưỡngtrong thức ăn và có thể được tính dựa vào năng lượng protein, mỡ,carbohydrate Các thành phần khác như vitamin và khoáng thì cung cấp mộtlượng năng lượng không đáng kể Theo McDonald và cs (2002), GE là tổnglượng năng lượng có trong thức ăn khi được chuyển hoá thành nhiệt năng

Năng lượng thô của các chất béo khoảng 39 MJ/kg chất khô và caohơn các phân tử carbohydrate vì triglyeride có ít nguyên tử O2 hơn Giá trị

GE của các chất béo phụ thuộc vào chuỗi carbon Các axit béo mạch ngắn

có giá trị GE thấp hơn Protein có giá trị GE cao hơn các phân tửcarbohydrate vì trong cấu trúc phân tử thường có chứa các nguyên tố ôxyhóa, nitơ và cũng có thể cả lưu huỳnh Để tính GE người ta dựa vào 02phương pháp sau:

- Phương pháp trực tiếp:

Năng lượng thô của thức ăn được xác định bằng phương pháp đonhiệt lượng trên Bomb Calorimeter theo nguyên lý GE là tổng lượng nhiệtsản sinh ra của một lượng thức ăn nhất định khi nó được đốt hoàn toànthành các sản phẩm ôxy hóa cuối cùng là CO2 và H2O (AOAC, 1995).Nhiệt sinh ra là nhiệt độ nước tăng lên so với nhiệt độ nước trước khi đốt.Lượng nước sử dụng và hiệu chỉnh kết quả do sự hình thành các loại axit(AOAC, 1995) Tính nhiệt giải phóng ra từ H2SO4 và HNO3 sử dụng các hệ

Calorimeter (calorie/0F); H là nhiệt của axit benzoic khô tiêu chuẩn (cal/g)(6319); M là khối lương axit benzoic (g); T là nhiệt độ nước tăng lên sovới nhiệt độ nước trước khi đốt; C1 và C2 là nhiệt hiệu chỉnh của H2SO4 vàHNO3 (cal); C3 là nhiệt tạo ra do đốt cầu chì, giấy, chỉ, … (thông thườngnhiệt tạo ra do đốt cầu chỉ, giấy, chỉ được lấy là 3234 cal/g, 3962 cal/g và

+ M là khối lượng của mẫu thức ăn

- Phương pháp gián tiếp:

Bảng 1.1 Một số công thức tính GE của thức ăn cho gia súc nhai lại

Phương trình

Phươngpháp

Tài liệu tham khảo

GE (thức ăn tinh) (Kcal/Kg DM) = 5,72 CP + 9,5

CL + 4,79 CF + 4,03 Dẫn xuất không đạm ± 0,9

(g/100g DM)

Thànhphần hóa học

Nehring vàHaenlein, 1973

GE (thức ăn nhiệt đới) (kcal/kg OM) = 4543 +

GE,Mcal/kgDM=(0,0242 x CP+0,0366 x

CL+0,0209 x CF+ 0,0170 x NFE)/4,186

Menke và cs.,1979

GE (thức ăn ủ chua) (Kcal/Kg OM) = 3910 +

2.45 protein + 169 pH ± 84 (on g/Kg OM,

R2=0.59)

Andrieu vàDemarquilly,1987GE(MJ/kgDM)=CP

(kg)*24.237+CL(kg)*34.116+ hàm lượng CHO

(kg)*17.300

Hvelplund vàcs., 1995

Ghi chú: Trong đó GE = Kcal/kg chất hữu cơ (OM), sau đó chuyển giá trị này thành GE: Kcal/kg chất khô (DM) và MJ/kg DM CP: protein thô; DM: Chất khô; CL: mỡ thô; OM: chất hữu cơ, CF: xơ thô.

Các phương pháp gián tiếp như sử dụng thành phần hóa học haythậm chí sử dụng phương pháp ô xy hóa ướt dichromate không chính xácbằng phương pháp sử dụng Bomb Calorimeter để xác định giá trị GE củathức ăn và phân (Henken và cs., 1986) Tuy nhiên, các nghiên cứu cho rằng

sử dụng các thành phần hóa học của thức ăn để xác định GE là có đủ cơ sở

để tin cậy (Menke và cs., 1979; Hvelplund và cs., 1995) Các công thứcthường được dùng để tính GE của thức ăn cho gia súc nhai lại được trìnhbày ở bảng 1.1

1.2.2.2 Năng lượng tiêu hoá (Digestible energy - DE)

Năng lượng tiêu hóa chính là phần GE của một lượng thức ăn trừ điphần GE trong phân khi gia súc tiêu thụ khối lượng thức ăn đó Năng lượngtiêu hóa được tính như sau:

- Phương pháp trực tiếp:

DE (MJ hay Kcal/kg DM thức ăn) = GE (MJ hay Kcal/kg DM thức ăn) – GE của phân (MJ hay Kcal/kg DM thức ăn).

- Phương pháp gián tiếp:

Hiện nay có rất nhiều phương trình được sử dụng để tính DE của thức

ăn Trong đó, chất hữu cơ ăn vào (OMI, g/kgBW0,75) sẽ xác định DE chính xáccao (R2 = 0,91) Tỷ lệ tiêu hóa chất khô (DMI) và tỷ lệ tiêu hóa chất hữu cơ(OMD) đã được sử dụng để xác định DE của cỏ (Rittenhouse và cs., 1971;Minson, 1982) với R2> 0,9 (Olson và cs., 2008)

Một số phương trình đều có nguồn gốc từ các thí nghiệm tiêu hóa cóthể xác định tỷ lệ này là:

* DE (Kcal/kg OM) = GE  dE (Jarige, 1978)

Trong đó:

+ DE = Kcal/kg OM;

+ dE = 1,0087 dOM – 0,0377 ± 0,007 (r = 0,996);

+ dOM là tỷ lệ tiêu hóa chất hữu cơ

Sau đó chuyển giá trị này thành GE, DE: Kcal/kg OM thành Kcal/kg DM

1.2.2.3 Năng lượng trao đổi (Metabolism energy-ME)

Năng lượng trao đổi của thức ăn là năng lượng tiêu hóa được trừ điphần năng lượng mất đi trong nước tiểu và khí mê tan (CH4) Phần nănglượng trong nước tiểu chủ yếu là hợp chất chứa nitơ như urea, axit uric,creatinine, Ở động vật nhai lại, nhiệt lượng khí sinh ra từ quá trình traođổi chất trong dạ cỏ chủ yếu là mê tan Lượng nhiệt khí CH4 có mối quan

hệ chặt chẽ với lượng thức ăn ăn vào Ở mức ăn duy trì thì lượng khí CH4sản sinh ra khoảng 7 - 9% giá trị GE của thức ăn thu nhận và tương đương

từ 11 – 13% giá trị năng lượng tiêu hóa (McDonald và cs., 2002) Khilượng thức ăn ăn vào cao hơn thì lượng khí CH4 giảm xuống cón 6 – 7%giá trị GE của thức ăn ăn vào Với loại thức ăn lên men như bã bia, lượng

nhiệt khí CH4 rất thấp tương đương khoảng 3% giá trị GE ăn vào Có thểước tính khí CH4 sinh ra bằng khoảng 8% giá trị GE ăn vào (McDonald vàcs., 2002) Ở gia súc nhai lại, giá trị ME của thức ăn bằng khoảng 80% giátrị DE, có nghĩa là khoảng 20% giá trị DE bị mất đi qua đường nước tiểu

và khí CH4 Các giá trị ME của thức ăn được tính như sau:

- Phương pháp trực tiếp:

ME = GE – DE (năng lượng của phân – năng lượng GE của nước tiểu –

năng lượng của khí CH4)

- Phương pháp gián tiếp:

Hiện nay sử dụng phương pháp ME trực tiếp thường rất tốn kém,mất thời gian nên hầu hết các hệ thống dinh dưỡng của các nước hiện nay

sử dụng phương pháp gián tiếp để xác định năng lượng trao đổi của thức

ăn Một số phương trình phổ biến hiện nay được trình bày ở bảng 1.2

Bảng 1.2 Một số phương trình tính ME của thức ăn

TT Phương trình Phương pháp Tài liệu thamkhảo

1 ME (MJ/ kg DM) ME = 1,2 + 0,1456 

G 24 + 0,007675  CP + 0,01642

in vitro

gas production

3 ME = -0,58 + 0,1590Gb + 0,0102CP +

0,03140EE;

Rohr và cs., 1986

4 ME (MJ/kg) = (0,17  DMD%) – 2

Tiêu hóa không có buồng hô hấp SCA, 1990

5 ME được tính như sau: ME = DE  0,82

Tiêu hóa không có buồng

hô hấp

Hvelplund và cs., 1995

xác định DE và ME của thức ăn nhiệt đới, tác giả xây dựng trên các số liệusẵn có thu được từ 14 thí nghiệm tiêu hóa sử dụng buồng hô hấp (57 giá trịtrung bình) được tiến hành tại Trung tâm nghiên cứu và phát triển dinhdưỡng gia súc tại Khon Kaen, Thái Lan Các phương trình này đều có độ tincậy cao (P<0,001) và có hệ số xác định khá và cao (R2 = 0,63 – 0,93) Dướiđây là một số phương trình chẩn đoán tốt nhất (Kaewpila và cs., 2008):

+ TDN là tổng các chất dinh dưỡng tiêu hóa (%);

+ ADF là xơ không tan trong môi trường a xít;

+ OMD là tỷ lệ tiêu hóa chất hữu cơ (%);

Bảng 1.3 Một số phương trình chẩn đoán năng lượng trao đổi của thức ăn cho

gia súc nhai lại (Đinh Văn Mười và cs., 2012)

1.2.2.4 Năng lượng thuần (Net energy-NE)

Gia súc sử dụng năng lượng thuần để duy trì cơ thể và sản xuất.Năng lượng thuần là phần năng lượng trao đổi (ME) đã trừ đi tổng lượngnhiệt lượng nhiệt được sinh ra sử dụng cho quá trình tiêu hóa, hấp thu,đồng hóa, quá trình lên men, quá trình hình thành và bài tiết chất thải vàquá trình tạo thành sản phẩm và nó được gọi là nhiệt gia tăng (HI) Trongđiều kiện lý tưởng, gia súc không bị stress được cung cấp thức ăn ổn địnhthì HI được sử dụng cho hoạt động chủ động và quá trình điều tiết nhiệt làkhông đáng kể, khi đó HI và nhiệt trao đổi đói (FHP) là thành phần chínhcủa tổng nhiệt lượng sinh ra

Khi gia súc đói được cho ăn thì trong vòng vài giờ lượng nhiệt convật thải ra sẽ tăng lên trên mức nhiệt lượng sản sinh ra ở trạng thái trao đổiđói và lượng nhiệt này được gọi là nhiệt gia tăng

Các phương pháp tính giá trị NE của thức ăn:

- Phương pháp trực tiếp:

Năng lượng thuần cho duy trì (NEm) của thức ăn được xác định theophương pháp mô tả trong hệ thống năng lượng thuần của Lofgreen vàGarret (1968) từ kết quả xác định tổng nhiệt sản sinh (HP) và nhiệt sinh rakhi trao đổi đói (FHP) theo một số công thức được trình bày ở bảng 1.4

Weiss,2007

4 NEl (MJ/kg) = ME  (0,463 + 0,24 

(ME/GE))

Tiêu hóakhông cóbuồng hôhấp

Sommer

và cs.,1994

Sommer

và cs.,1994

Tiêu hóakhông cóbuồng hôhấp

Van DerHoning vàAlderman,1988

(kcal/kg DM)] hay NEm (kcal/kg DM) = ME (kcal/kg DM) – HI (kcal/kg DM).

Năng lượng thuần cho tăng trọng (NEg) của thức ăn được xác địnhtheo phương pháp mô tả trong hệ thống NE của Lofgreen và Garret (1968):

NEg (kcal/kg) = (REcao - REthấp)/(DMIcao - DMIthấp).

- Phương pháp gián tiếp:

Phương pháp trực tiếp xác định NE rất tốn kém, mất thời gian nênhầu hết các hệ thống dinh dưỡng của các nước hiện nay sử dụng phươngpháp gián tiếp để xác định NE của thức ăn Một số phương trình tính NEtrong bảng 1.4

Các phòng thí nghiệm thức ăn ở Hoa Kỳ chẩn đoán các giá trị NE từTDN hay DE có nghĩa là họ chẩn đoán từ NE từ NDF hay ADF, tuy nhiên

NE rất khó xác định một cách chính xác (Weiss, 2007)

Ở một số phòng thí nghiệm đã ước tính các giá trị năng lượng thuầncủa thức ăn bằng thành phần hóa học và lượng khí sản sinh khi ủ thức ăn

trong thí nghiệm in vitro.

Bảng 1.5 Ph ư* ng trình ước tính hệ số k trong các hệ thống dinh dưỡng khác nhau c tính h s k trong các h th ng dinh d ệ số k trong các hệ thống dinh dưỡng khác nhau ố k trong các hệ thống dinh dưỡng khác nhau ệ số k trong các hệ thống dinh dưỡng khác nhau ố k trong các hệ thống dinh dưỡng khác nhau ưỡng khác nhau ng khác nhau

tham khảo

k m = 0,35 ME/GE + 0,503 0,68 0,73

AFRC, 1990

và SCA, 1990

0,4 5

Ghi chú: * EP là phần trăm protein trong tăng trọng; ** ME tính bằng Mcal/kg DM.

Bên cạnh đó, có nhiều phòng thí nghiệm sử dụng công thức NE = ME

 k Tập hợp các hệ số k (hiệu quả sử dụng ME cho các mục đích khác

nhau) sử dụng ở các hệ thống dinh dưỡng khác nhau trên thế giới (INRA,

1979, AFRC, 1990, SCA, 1990 và NRC, 2000) được trình bày ở bảng 1.5

1.2.3 Phương pháp đo nhiệt lượng và năng lượng tích lũy

Thông thường, người ta sử dụng lượng nhiệt sinh ra hoặc nhiệt tíchlũy đo được để tính NE của thức ăn Nhiệt từ gia súc sinh ra có thể được đobằng phương pháp vật lý hoặc bằng phương pháp đo trực tiếp và cũng cóthể được ước tính từ trao đổi hô hấp (respiration exchange) của gia súc Đểlàm được việc này người ta phải dùng buồng trao đổi chất hay buồng hôhấp và đây chính là phương pháp gián tiếp

1.2.3.1 Phương pháp đo nhiệt lượng trực tiếp (Animal Calorimetry)

Gia súc không dự trữ nhiệt trong một thời gian tương đối ngắn Giảthuyết đưa ra rằng lượng nhiệt mất đi từ cơ thể gia súc bằng lượng nhiệtsinh ra khi tiến hành đo nhiệt lượng trong khoảng thời gian 24 giờ hoặc lâuhơn Để xác định nhiệt gia tăng, gia súc được cho ăn ở 2 mức năng lượngtrao đổi và nhiệt được đo ở cả hai mức Vì khi ME ăn vào một phần nhiệtsản xuất ra từ cơ thể gia súc là từ quá trình trao đổi chất cơ bản Tănglượng thức ăn thu nhận sẽ làm tăng tổng lượng nhiệt, nhưng nhiệt lượngsinh ra từ quá trình trao đổi chất cơ bản vẫn không đổi Sự tăng về nhiệtlượng này chính là gia nhiệt của lượng thức ăn thu nhận được tăng thêm

Phương pháp đo nhiệt trực tiếp thông qua buồng hô hấp: Hệ thốngbuồng hô hấp phải được điều khiển ở điều kiện đẳng nhiệt nhằm tránh giasúc bị stress và giảm bớt sự cần thiết phải hiệu chỉnh nhiệt của nước, khôngkhí và thức ăn cung cấp cho gia súc Nhiệt lượng khí sinh ra được đo từ thểtích và độ ẩm của nó khi lưu thông qua buồng hô hấp (lúc vào và ra) Lượngnhiệt mất đi được hấp thu bởi hệ thống nước tuần hoàn chạy quanh thànhcủa buồng hô hấp Nhiệt lượng qua buồng hô hấp được tính toán bởi tốc độdòng chảy của nước và sự khác nhau giữa nhiệt độ vào và ra của nước

Vì đo nhiệt lượng trực tiếp đòi hỏi chi phí cao cho việc đầu tư xâydựng và vận hành nên hiện nay hầu hết các nghiên cứu về trao đổi nhiệtđều tiến hành bằng phương pháp gián tiếp.

1.2.3.2 Phương pháp đo nhiệt lượng gián tiếp (Indirect calorimetry)

Ở cơ thể động vật nhiệt được sinh ra không chỉ do quá trình ôxy hóacác chất hữu cơ mà còn từ các quá trình tổng hợp các thành phần của môbào Lượng nhiệt sinh ra từ quá trình tổng hợp này có mối quan hệ mậtthiết với quá trình hô hấp vì nhiệt được tạo ra khi các chất dinh dưỡng đã bịôxy hóa hoàn toàn

Bảng 1.6 Tính toán nhiệt sản xuất ra của 1 bê từ các số liệu trao đổi hô

hấp và ni tơ bài tiết trong nước tiểu

Kết quả của thí nghiệm (24 h)

Nhiệt sản xuất ra từ trao đổi protein

20,0)

6064

Nguồn: Blaxter, Graham, và Rook (1955) trích dẫn từ McDonald và cs (2002)

Nếu quá trình ôxy hóa carbohydrate và mỡ không hoàn toàn thì mốiquan hệ giữa trao đổi hô hấp và quá trình sinh nhiệt bị thay đổi Trườnghợp này xảy ra khi gia súc bị rối loạn trao đổi chất như hiện tượng ketosisxảy ra khi axit béo không bị ôxy hóa hoàn toàn thành CO2 và H2O khi đó

carbon và hydro thoát khỏi cơ thể ở dạng keton hay thể keton Quá trìnhôxy hóa không hoàn toàn cũng xảy ra trong điều kiện bình thường ở gia súcnhai lại và một trong những sản phẩm cuối cùng của lên men carbohydrate

CH4: thể tích khí mê tan được sinh ra (lít)

Thiết bị thường được dùng để xác định gián tiếp nhiệt sản sinh ở giasúc là buồng hô hấp Loại buồng được sử dụng phổ biến hiện nay là hệthống buồng mở Không khí đi qua buồng với tốc độ có thể đo đạc được vàmẫu không khí được lấy và phân tích tự động Do đó, CO2, CH4 thải ra và

O2 tiêu thụ có thể được xác định một cách chính xác bằng các thiết bị đo

1.2.3.3 Phương pháp đo năng lượng tích lũy bằng kỹ thuật cân bằng carbon-nitơ

Nghiên cứu năng lượng trong buồng hô hấp, ước tính nhiệt lượng sảnsinh ra và xác định năng lượng tích lũy được căn cứ vào sự khác nhau giữanăng lượng trao đổi ăn vào và nhiệt sản sinh ra

Ngoài ra, sử dụng phương pháp đo sự khác nhau giữa nguyên tốnitơ và carbon tổng hợp và thải ra khỏi cơ thể, sự khác nhau này chính làlượng tích lũy của các nguyên tố nitơ và carbon Do đó, năng lượng tíchlũy được tính bằng cách nhân lượng dinh dưỡng tích lũy với giá trị năng

lượng của chúng.

Nitơ và carbon vào cơ thể từ thức ăn và nitơ bài tiết ra khỏi cơ thể quaphân và nước tiểu còn carbon bài tiết dưới dạng CH4 và CO2 Vì vậy, thìnghiệm cân bằng nitơ và carbon sẽ được tiến hành thông qua buồng trao đổichất Ở gia súc thì lượng nitơ và carbon ăn vào luôn lớn hơn lượng bài tiết và

do đó đây là thí nghiệm cân bằng dương về nitơ và carbon Đối với protein

dự trữ, 1 kg protein chứa 160 g N (g protein = g N  6,25) và 512 g carbon,trong mỡ có chứa 746 carbon/kg Ở các loại gia súc khác nhau thì giá trịnăng lượng của protein và mỡ là khác nhau Ở cừu, giá trị năng lượng củaprotein là 23,6 MJ/kg và ở mỡ là 39,3 MJ/kg (McDonald và cs., 2002)

Bảng 1.7 Cách tính n ng l / ượng tích lũy và nhiệt lượng của cừu từ thí nghiệm cân bằng ng tích l y v nhi t l ũy và nhiệt lượng của cừu từ thí nghiệm cân bằng à ệ số k trong các hệ thống dinh dưỡng khác nhau ượng tích lũy và nhiệt lượng của cừu từ thí nghiệm cân bằng ng c a c u t thí nghi m cân b ng ủa cừu từ thí nghiệm cân bằng ừu từ thí nghiệm cân bằng ừu từ thí nghiệm cân bằng ệ số k trong các hệ thống dinh dưỡng khác nhau ằng

nit v carbon * à

Nguồn: Blaxter và Graham (1955) trích dẫn từ McDonald và cs (2002)

1.2.3.4 Xác định lượng tích lũy bằng phương pháp giết mổ so sánh

(Comparative Slaughter Technique)

Xác định năng lượng tích lũy và nhiệt lượng thông qua buồng hô hấpđòi hỏi hệ thống thiết bị phức tạp và bị giới hạn về số lượng gia súc Để xácđịnh năng lượng tích lũy trong thức ăn thì phải ước tính nhiệt lượng của giasúc tại thời điểm bắt đầu và kết thúc thí nghiệm Ở phương pháp mổ gia súc

so sánh, gia súc được chia làm hai nhóm và giết mổ một nhóm (nhóm mẫugiết mổ) tại thời điểm bắt đầu thí nghiệm Các mẫu mô của cơ thể gia súcđược thu thập và nghiền nhỏ ngay sau khi mổ và sau đó giá trị năng lượngthô của các mẫu này được xác định bằng Bomb Calorimeter Trên cơ sở đó,mối tương quan giữa khối lượng cơ thể và giá trị năng lượng được thiết lập

và nó được sử dụng để ước tính giá trị năng lượng trong cơ thể lúc bắt đầuthí nghiệm của nhóm gia súc thứ hai Vào ngày kết thúc thí nghiệm, nhómgia súc thứ hai được giết mổ giống như nhóm một và năng lượng dự trữtăng lên sau thời gian thí nghiệm được tính toán

Bảng 1.8 Ước tính hệ số k trong các hệ thống dinh dưỡng khác nhau c tính n ng l / ượng tích lũy và nhiệt lượng của cừu từ thí nghiệm cân bằng ng tích l y v nhi t s n xu t gia c m s d ng k thu t gi t ũy và nhiệt lượng của cừu từ thí nghiệm cân bằng à ệ số k trong các hệ thống dinh dưỡng khác nhau ản xuất ở gia cầm sử dụng kỹ thuật giết ất ở gia cầm sử dụng kỹ thuật giết ở gia cầm sử dụng kỹ thuật giết ầm sử dụng kỹ thuật giết ử dụng kỹ thuật giết ụng kỹ thuật giết ỹ thuật giết ật giết ết

Nguồn: Fuller và cs (1983) trích dẫn từ McDonald và cs (2002)

1.3 MỘT SỐ HỆ THỐNG ĐÁNH GIÁ NĂNG LƯỢNG CỦA THỨC

ĂN CHO GIA SÚC NHAI LẠI

Các giá trị năng lượng của thức ăn cho gia súc nhai lại luôn có cácnghiên cứu và bổ sung nhằm từng bước chuẩn hóa các giá trị này phục vụ

sản xuất Năm 1993 AFRC (Hội đồng nghiên cứu thực phẩm và nôngnghiệp Anh) xuất bản có sửa chữa và bổ sung hệ thống năng lượng trao đổi

sử dụng tại Anh Các thay đổi này chủ yếu dựa trên các nghiên cứu về bòsữa của Van Es ở Lelytat, Hà Lan, Flatt, More và Tyrrell tại USDA: Bộnông nghiệp Hoa Kỳ tại Beltsvilla (Van Es, 1978) Trong khi đó các hệthống năng lượng thuần (NE) đã phát triển tại Châu Âu và Bắc Mỹ (Van

Es, 1978; INRA, 1978 và NRC, 1978) Trong hệ thống của Van Es (1978),đơn vị năng lượng thuần cho tiết sữa (NEl) được sử dụng và nhu cầu duy trìcũng được biểu thị dưới dạng NEl Tại Mỹ (1978), NRC cũng sử dụng NEl

và tính NEl của thức ăn từ ME của thức ăn Tại Pháp và Đức trong thờigian này người ta cũng sử dụng NE, tuy nhiên ở đây giá trị năng lượng NEcủa 1 kg lúa mạch được coi là một đơn vị năng lượng tiêu chuẩn Hiện nay,năng lượng thuần cho tiết sữa được sử dụng tại Đức, Pháp, Hà Lan, Thụy

Sĩ, Đan Mạch, Ireland và Bắc Mỹ Về cơ bản không có gì sai khác giữa hệthống ME và NE, cả hai hệ thống này đều cho rằng nhu cầu năng lượng của

bò và tổng các nhu cầu cho duy trì, sản xuất (cho sữa, tăng trọng) và nhucầu mang thai Khác biệt duy nhất ở đây là hiệu quả sử dụng năng lượngbiểu hiện trong phương pháp tính toán Trong hệ thống ME, hiệu quả sửdụng năng lượng được dùng trong lập khẩu phần, dự đoán năng suất củagia súc, còn hệ thống NE hiệu quả sử dụng năng lượng là một phần củađánh giá giá trị năng lượng của thức ăn

1.4 XÁC ĐỊNH NHU CẦU NĂNG LƯỢNG CHO GIA SÚC NHAI LẠI

1.4.1 Phương pháp tính nhu cầu năng lượng thuần cho duy trì (NE m )

Nhu cầu năng lượng cho duy trì (NEm) trong các hệ thống năng

lượng được sử dụng hiện nay tại Châu Âu và Bắc Mỹ được tính toán trên

cơ sở các số liệu của các thí nghiệm đo nhiệt lượng trong buồng hô hấp.Trong hệ thống ME của ARC, NEm được tính toán dựa trên các số liệu vềnhiệt sản xuất ở trạng thái trao đổi đói (Fastinh Heat Production - FHP)cộng với năng lượng thải ra qua nước tiểu ở trạng thái đói (Fasting UrinaryEnergy Output - FUEO) ở bò sữa không chửa cho ăn ở mức duy trì

Theo ARC (1980) cho rằng không có quan hệ tuyến tính giữa traođổi đói (Fasting Metabolism - FM) với khối lượng cơ thể (Live weight -LW) như sau: FM = 0,53  (LW/1,08)0,67 Giá trị FM tính được cộng thêmphần chi phí năng lượng cho các hoạt động (0,0091  LW) được gọi là

NEm, hiện đang sử dụng tại Anh (AFRC, 1990) Theo cách tiếp cận này củaARC, thì trao đổi cơ bản FM = khoảng 0,30 MJ/kgW0,75 đối với bò cáitrưởng thành (hay NEm gần bằng 0,35 nếu đưa thêm cả phần chi phí nănglượng cho các hoạt động) Nhu cầu năng lượng trao đổi cho duy trì (MEm)được tính bằng NEm chia cho hiệu suất sử dụng năng lượng trao đổi choduy trì km (km = 0,35  ME/GE + 0,53)

Một cách tính khác để xác định NEm là ước tính NEm bằng các thuậttoán hồi qui tìm quan hệ giữa ME ăn vào, nhiệt sản xuất ra từ sữa trongđiều kiện hiệu chỉnh để cân bằng năng lượng bằng không ở bò sữa cho ănkhẩu phần đáp ứng các mức sản xuất khác nhau Sử dụng phương pháptrên, từ rất nhiều bộ số liệu đo trao đổi nhiệt các nhà nghiên cứu (Moe vàcs., 1972; Van Es, 1978) đã cho thấy giá trị NEm tương ứng là 0,305 và0,293 MJ/kgW0,75 Giá trị NEm= 0,305 MJ/kgW0,75 là giá trị được sử dụngtrong hệ thống NE của NRC tại Bắc Mỹ Ở hệ thống này giá trị trên đượccộng thêm 10% chi phí năng lượng cho các hoạt động [0,305 + (0,305/100

 10)] (NRC, 1988) Giá trị NEm= 0,293 MJ/kgW0,75 là giá trị được sửdụng hệ thống NE của Châu Âu (Hà Lan, Pháp, Đức, Thụy Sỹ) Tại Hà Langiá trị này không cộng thêm 10% chi phí năng lượng cho các hoạt động

(Van Es, 1978), trong khi tại Pháp giá trị này được cộng thêm 10% chi phínăng lượng cho các hoạt động (INRA, 1989): [0,293 + (0,293/100  10)]đối với bò sữa nuôi chăn thả.

Trao đổi năng lượng ở trạng thái duy trì thu được từ các thí nghiệmtrao đổi đói là 0,30 MJ/kgW0,75 (ARC, 1980) tương đương với giá trị tínhđược từ phương pháp hồi qui giữa ME ăn vào, nhiệt sản xuất ra từ sữatrong điều kiện hiệu chỉnh để cân bằng năng lượng bằng không ở bò sữacho ăn khẩu phần đáp ứng các mức sản xuất khác nhau (0,305 và 0,293 MJ/kgW0,75) (Moe và cs., 1972; Van Es, 1975)

Các yếu tố ảnh hưởng đến nhu cầu năng lượng cho duy trì

- Thể trạng:

Trong tất cả các hệ thống năng lượng được sử dụng gần đây, nhu cầunăng lượng cho duy trì thường tính trên khối lượng cơ thể của gia súc.Nghiên cứu về năng lượng trao đổi cho duy trì ở cừu của Toutain và cs.(1977) đã cho thấy năng lượng trao đổi cho duy trì đối với gia súc cho nạccao hơn đối với gia súc cho mỡ Một số nghiên cứu về quá trình trao đổiđói ở bò (Holstein-Friesian) cạn sữa và không mang thai đã được tiến hành

và củng cố được những kết quả nói trên Gia súc được vỗ béo khi điểm thểtrạng dưới 2 hoặc trên 4,5 (Mulvanny, 1977), hoặc cho ăn hạn chế sẽ thayđổi điểm thể trạng Bò sữa có điểm thể trạng thấp cho tỷ lệ nạc (protein)cao hơn ở bò sữa có điểm thể trạng cao Sự khác nhau này có thể dẫn đếnnhiệt lượng sản sinh trong quá trình trao đổi đói (MJ/kgW0,75) ở bò có điểmthể trạng thấp cao hơn ở bò có điểm thể trạng cao, bởi vì giá trị năng lượngcho protein duy trì cao hơn so với mỡ Theo Agnew và Yan (2000), nhiệtlượng trao đổi đói (MJ/kgW0,75) có mối tương quan chặt chẽ với điểm thểtrạng (từ 1 đến 5) (R2 =0,83, n=28), điều này nói lên rằng nhiệt lượng traođổi đói của gia súc có điểm thể trạng 1 là 0,483 MJ/kgW0,75 và cứ tăng điểmthể trạng lên 1 đơn vị thì nhiệt lượng trao đổi đói giảm đi 0,029 MJ/kgW0,75

Những phát hiện của Oldham và Emmans (1990) thấy rằng phần lớnchi phí năng lượng cho duy trì các mô là để duy trì các quá trình tổng hợp,phân giải và thay thế phần mô của cơ thể xảy ra liên tục do sự thay thế liêntục các mô bào Quá trình này đặc biệt mạnh mẽ với protein, mặc dù rấtbiến động nhưng là quá trình quan trọng thường xuyên diễn ra (Reed,1990) Các mô mỡ ở gia súc mặc dù có một tỷ lệ các axit béo nhất địnhphải bị thay thế (Oldham và Emmans, 1990) nhưng năng lượng để duy trìprotein của cơ thể cao hơn cho duy trì các mô mỡ.

- Hàm lượng xơ trong khẩu phần:

Những nghiên cứu gần đây cho thấy tăng hàm lượng xơ của khẩuphần làm tăng tỷ lệ trao đổi cho duy trì Bò ăn khẩu phần nhiều xơ, thu nhậncao hơn để có được lượng năng lượng trao đổi ăn vào tương đương với bòcho ăn khẩu phần ít xơ (Reynolds và cs., 1991; McLeod và Baldwin, 1998)

Bò ăn khẩu phần nhiều xơ tăng hoạt động trao đổi chất ở các cơ quan bêntrong Điều này đã dẫn đến làm tăng kích thước đường tiêu hóa, tăng hoạtđộng nhai lại và tăng khả năng sản sinh axit acetic ở dạ cỏ của gia súc Tất

cả các nhân tố này đều làm tăng khối lượng đường tiêu hóa (Reynolds, 1996)

và do đó tăng tốc độ trao đổi chất cho duy trì Gia súc ăn khẩu phần xơ caocòn làm tăng hoạt động trao đổi chất ở các cơ quan nội tạng

Hàm lượng xơ trong khẩu phần cao sẽ làm giảm tỷ lệ tiêu hóa nănglượng làm cho năng lượng trao đổi giảm (Beever và cs., 1988) và làm tăngnăng lượng mất đi từ khí mê tan (Yan và cs., 2000) Ảnh hưởng của khẩuphần xơ đến tốc độ trao đổi chất cho duy trì và hệ số km có thể là lý do giảithích rằng khẩu phần xơ cao đòi hỏi MEm cao hơn so với khẩu phần xơthấp Điều này đã được minh chứng bằng một số nghiên cứu trên bò đangcho sữa (Tyrrell và More, 1972; Yan và cs., 1997a)

- Hoạt động chăn thả

Bò chăn thả tiêu tốn nhiều năng lượng hơn thu nhận được cùng một

lượng thức ăn như bò ăn tại chuồng Chi phí năng lượng để ăn 1 kg chấtkhô của thức ăn hạt, cỏ khô, chăn thả lần lượt là 0,23; 1,03 và 3,42 KJ/kgkhối lượng sống ở bò (Adam và cs., 1984) Sản xuất nhiệt để ăn 1 kg chấtkhô của cỏ trên đồng cỏ cao gần gấp đôi sản xuất nhiệt để ăn 1 kg chất khôcủa cỏ cắt để sẵn trong máng (Holmes và cs., 1978) Bò chăn thả tiêu tốnnăng lượng nhiều hơn do phải tìm kiếm thức ăn, di chuyển ngày 2 lần đểvắt sữa

NRC (1988) đã tăng 10% nhu cầu năng lượng cho duy trì ở bò chănthả trên đồng cỏ tốt và 20% ở bò chăn thả trên đồng cỏ chất lượng kém.SCA – Standing committee on Agriculture (Australia) - Ủy ban thường trực

về nông nghiệp (1990) tăng nhu cầu duy trì ở bò sữa từ 10% lên 20% ở bòchăn thả trên đồng cỏ tốt và 50% ở bò chăn thả trên đồng cỏ quá kém

1.4.2 Hiệu quả sử dụng năng lượng trao đổi

- Phương pháp ước tính hiệu quả sử dụng năng lượng trao đổi cho tiết sữa

Hiệu quả sử dụng năng lượng trao đổi cho tiết sữa (kl) có thể xácđịnh bằng phương pháp hồi qui với một lượng đủ lớn các bộ số liệu về traođổi nhiệt và sử dụng hai loại phương trình hồi qui sau:

+ Hồi qui đường thẳng giữa năng lượng trong sữa (hiệu chỉnh về cânbằng năng lượng bằng không) và ME ăn vào (1)

+ Hồi qui đa chiều giữa năng lượng trao đổi ăn vào (MEI), nănglượng trong sữa, cân bằng năng lượng (2)

Sử dụng cả hai phương pháp này và phân tích 42 nghiên cứu về traođổi nhiệt ở bò sữa khắp thế giới Agnew và Newbold (2002) cho thấy trungbình kl = 0,66 Giá trị này nằm trong giới hạn từ 0,60 – 0,67 (bảng 2.10)

Đối với những nghiên cứu trao đổi nhiệt riêng biệt, kl thường đượcxác định bằng cách giả sử một giá trị MEm = MEI – MEp (năng lượng thuầncho mang thai), sau đó lập quan hệ giữa giá trị này với tổng năng lượng