3.1.1. Khâi niệm chung
Năng lượng lă ñại lượng vật lý ñặc trưng cho khả năng sinh ra công của vật chất (Từñiển tiếng Việt, 1998). Thuật ngữ năy không âp dụng trực tiếp trong dinh dưỡng ñộng vật. ðối với dinh dưỡng ñộng vật, năng lượng chính lă nhiệt lượng sản sinh ra trong quâ trình ñốt chây câc hợp chất hữu cơ vă biểu thị bằng calorị Calori (cal) sử dụng trong dinh dưỡng lă calori 150C (tương ñương lượng nhiệt cần thiết ñể lăm nóng 1 g nước từ 14,5 ñến 15,50C). Calori có câc bội số lă kilocalori (kcal = 1.000 cal) vă megacalori (Mcal = 1.000 kcal). Joule (J) cũng lă ñơn vị biểu thị năng lượng vă hiện nay ñang ñược nhiều nước sử
dụng (1 Joule lă 1 kg-m2/s2). Có thể chuyển ñổi calori sang joule (J), 1 cal = 4,184 J hay 1 J = 0,239 cal. Joule cũng có câc bội số tương ứng lă kJ (1.000 J) vă MJ (1.000 kJ).
3.1.2. Chuyển hóa năng lượng của thức ăn
Năng lượng câc chất hữu cơ của thức ăn ñược chuyển hóa trong cơ thể câ theo sơ ñồ 3.1 như sau:
Năng lượng thức ăn (Năng lượng thô - GE)
Năng lượng tiíu hóa (DE) Năng lượng phđn (FE)
Năng lượng trao ñổi (ME) Năng lượng nước tiểu (UE) Năng lượng thải qua mang (GEE) (Metabolisable energy) (Urine Energy) (Gill Excretion Energy) Năng lượng thuần (NE) Sinh nhiệt (HE= Heat Energy)
(Tiíu hóa, hấp thu; tạo SP tiíu hóa; tạo chất thải & băi tiết) Năng lượng tích lũy Năng lượng cho duy trì (NE for Maintenence = NEm) (NE for Production = NEp) (Trao ñổi cơ bản, hoạt ñộng bắt buộc, ñiều chỉnh thđn nhiệt)
Năng lượng thô(Gross Energy - GE)
Năng lượng hóa học có trong thức ăn chuyển ñổi thănh nhiệt năng nhờñốt chây bởi có mặt ôxỵ Nhiệt lượng sản sinh ra do ñốt chây hoăn toăn một ñơn vị khối lượng thức ăn gọi lă năng lượng thô.
Năng lượng thô ñược xâc ñịnh bằng mây ño năng lượng (Bomb calorimeter). Giâ trị năng lượng thô của một số chất dinh dưỡng vă thức ăn như sau (MJ/kg chất khô):
Câc tinh chất: Glucose 15,6 Tinh bột 17,7 Xelulose 17,5 Casein 24,5 Mỡ 38,5 Dầu 39,0 Sản phẩm lín men: Axit axetic 14,6 Propionic 20,8 Butyric 24,9 Lactic 15,2 Mítan 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
Xâc ñịnh năng lượng thô của câc chất hữu cơ thông qua khả năng oxy hóa của chúng vă biểu thị quan hệ giữa tỷ lệ cacbon + hydro so với ôxỵ Tất cả carbohydrate có tỷ
lệ năy như nhau nín giâ trị năng lượng thô xấp xỉ 17,5 MJ/kg. Mỡ trung tính có hăm lượng ôxy thấp rất nhiều so với cacbon vă hydro nín giâ trị năng lượng thô cao hơn nhiều (39 MJ/kg) so với carbohydratẹ Năng lượng thô của từng axit bĩo khâc nhau do số chuỗi cacbon; chuỗi cacbon căng ngắn (câc axit bĩo bay hơi) thì năng lượng thô căng thấp. Protein có giâ trị năng lượng thô cao hơn carbohydrate vì có chứa yếu tố ôxy hóa, N vă S. Mítan có giâ trị năng lượng thô cao vì chỉ có cacbon vă hydrọ
Như vậy, thức ăn chứa nhiều mỡ vă dầu thực vật thì năng lượng thô cao còn thức
ăn chứa nhiều tinh bột thì thấp năng lượng. Hầu hết câc loại thức ăn thông thường có giâ trị năng lượng thô khoảng 18,5 MJ/kg (4.400 kcal).
Giống như tất cả câc ñộng vật khâc, câ cần năng lượng ñể sống. Chu trình Krebs lă nơi sản xuất ATP khởi ñầu vă thủy phđn ATP cho câc tế băo có năng lượng. Oxy hóa hoăn toăn 1 mol glucose tạo ra 686 kcal vă thủy phđn 1 mol ATP cho 8 kcal. Về lý thuyết, thủy phđn 1 mol glucose cho ra 85 mol ATP (686/8); tuy nhiín, thực tế chỉ có 39 mol ATP mă thôi, phần còn lại mất qua nhiệt văo môi trường nước.
Năng lượng tiíu hóa (DE- digestible Energy) vă trao ñổi (ME - Metabolisable Energy)
Năng lượng tiíu hóa (DE = GE – FE) phụ thuộc khả năng tiíu hóa thức ăn của câ. Trong khi ñó, năng lượng trao ñổi chỉ phụ thuộc năng lượng của N băi tiết qua mang ở
dạng NH3 (chứ không phải ure). Vì mất ít năng lượng thải qua mang nín chính lệch giữa DE vă ME ở câ nhỏ hơn ởñộng vật có vú (bảng 3.1). Giâ trị DE vă ME của một số loại
thức ăn trín một sốñối tượng nuôi có thể tham khảo ở câc bảng 3.2, 3.3 vă 3.4. Tuy nhiín, việc nghiín cứu về năng lượng trín câ chưa ñược ñề cập nhiều ở Việt Nam.
Bảng 3.1. Sự sai khâc giữa giâ trị năng lượng tiíu hóa (DE) vă năng lượng trao ñổi (ME) ở
câ hồi Rainbow trout
Chất dinh dưỡng DE (kJ/g) ME (kJ/g) ± % Glucose Tinh bột chín Bột sống 15,6 10,6 4,8 13,1 9,0 3,0 83,9 84,9 62,5
Bảng 3.2. Giâ trị GE vă DE của một số chất dinh dưỡng DE (kJ/g) Chất dinh dưỡng GE (kJ/g)
Câ chình Rô phi Câ chĩp Protein Mỡ Cacbohydrate 23,9 39,8 17,6 22,2 33,3 6,8 18,9 37,7 16,8 16,8 33,5 14,7
Bảng 3.3. Giâ trị DE vă ME của một số loại thức ăn câ DE (MJ/kg) Nguyín liệu
Câ da trơn Rô phi Câ hồi
ME (MJ/kg) (Câ hồi) Ngô (extruded) 30% khẩu phần 60% khẩu phần Bột ngô Lúa mì Bột ñỗ tương Khô dầu bông Bột câ Bột cỏ Dầu ñộng vật Bột phụ phẩm gia cầm 4,6 8,5 - 10,7 10,7 11,2 17,2 2,5 - - - - - 13,0 - 11,2 - 16,1 - 36,4 15,2 11,2 - - - - 12,5-14,8 11,3 14,6-19,8 8,1 - 11,5 7,1-10.2 - - - - 10,8-137 9,5-10,3 12,5-17,3 5,8 - - 5,2-9,4 Trong sản xuất, ñể dễước tính giâ trị năng lượng tiíu hoâ (DE) của thức ăn, ADCP (1983) ñề nghị sử dụng những giâ trị DE sau ñđy cho câc chất dinh dưỡng (bảng 6.4). Giâ trị năng lượng tiíu hoâ của một số loại thức ăn tính toân trín cơ sở câc số liệu ở bảng 6.4
ñược ghi ở phụ lục 3 “Thănh phần hoâ học một số loại thức ăn tôm - câ’’.
Bảng 3.4. Giâ trị DE của một số chất dinh dưỡng dùng ñể ước tính DE của thức ăn thuỷ
sản (ADCP, 1983)
Chất dinh dưỡng GE (kcal/g) DE (kcal/g) Carbohydrate (không phải rau cỏ)
Carbohydrate (rau cỏ) Protein (ñộng vật) Protein (thực vật) Chất bĩo 4,1 - 5,5 - 9,1 3,00 2,00 4,25 3,80 8,00
3.2. NHU CẦU NĂNG LƯỢNG
Trong thực tế, ðVTS có nhu cầu cao về protein hơn câc ñộng vật khâc vă nhu cầu năng lượng thì lại thấp hơn. Nguyín nhđn thứ nhất lă ðVTS không cần năng lượng ñể duy trì nhiệt ñộ cơ thể như vật nuôị Thứ hai, ðVTS sống trong nước nín hạn chế tối thiểu năng lượng mất ñi ñể duy trì thăng bằng trong khoảng không. ðộng vật trín cạn phải mất năng lượng ñể giữ vị trí cơ thể khỏi tâc ñộng với trọng lực. Nhiều loăi câ có bong bóng nhằm duy trì vị trí cơ thể trong câc tầng nước nín cơ của chúng ít hoạt ñộng ñể giữ yín vị
trí của chúng. Nguyín nhđn thứ ba lă câ thải khoảng 85% chất thải trao ñổi dưới dạng NH3 trực tiếp qua mang văo môi trường nước vă cần rất ít năng lượng. Mặt khâc, ñộng vật có vú phải dùng năng lượng ñể tạo urea vă gia cầm thì tạo acid uric.
Nhiều yếu tố ảnh hưởng ñến nhu cầu năng lượng của câ như: hoạt ñộng cơ học, nhiệt ñộ, kích cỡ, tốc ñộ sinh trưởng, giống loăi vă thức ăn tiíu thụ. Hoạt ñộng cơ học bao gồm bơi, lẫn trốn khỏi kẻ thù hay stress. Nhiệt ñộ nước lă yếu tố ảnh hưởng lớn nhất ñến nhu cầu năng lượng của câ. Nhưñê biết, nhiệt ñộ câ gần giống nhiệt ñộ môi trường nước xung quanh, khi nhiệt ñộ nước gần nhiệt ñộ tối ưu cho từng loại câ thì tăng trao ñổi chất,
ñộ ngon miệng, tốc ñộ sinh trưởng vă hoạt ñộng. Ngược lại, khi nhiệt ñộ nước giảm dưới ngưỡng tối ưu thì tốc ñộ trao ñổi chất giảm. Kích cỡ câ có ảnh hưởng ñến nhu cầu năng lượng của chúng, câ nhỏ nhu cầu năng lượng trín ñơn vị thể trọng cao hơn câ lớn. Tương tự, câ lớn nhanh cần nhiều năng lượng hơn câ chậm lớn.
ðối với hầu hết ñộng vật trín cạn, carbohydrate lă nguồn năng lượng chủ yếu, tuy nhiín, câ không dùng nguồn năy nhiều như ñộng vật trín cạn. Lợn có thể tiíu hóa 90% carbohydrate trong khi ñó câ trắm cỏ chỉ tiíu hóa 55-60% mă thôị Carbohydrate chứa 4,1 kcal GE/gram vă lă nguồn năng lượng rẻ nhất, vì vậy nó lă nguồn thức ăn chủ yếu cho câc loăi câ ăn cỏ vă ăn tạp. Protein chứa 5,6 kcal GE/gram, câ sử dụng rất mạnh. Tuy nhiín, protein lă nguồn ñắt nhất trong khẩu phần thức ăn. vì vậy, protein không phải lă nguồn năng lượng chính trong khẩu phần. Lipid chứa khoảng 9.4 kcal GE/gram, lă nguồn năng lượng phụ thím trong thức ăn thủy sản. Vì vậy, lipid vă carbohydrate lă nguồn năng lượng lăm tăng mật ñộ năng lượng khẩu phần.
3.2.1. Nhu cầu năng lượng duy trì
Nhu cầu năng lượng duy trì lă nhu cầu năng lượng chỉñủñể cho câ không thay ñổi thể trọng trong thời gian thí nghiệm. ðể xâc ñịnh nhu cầu năng lượng, người ta tiến hănh phương phâp cđn bằng cacbon hay cđn bằng năng lượng hoặc bằng phương phâp nuôi dưỡng.
Bảng 3.5. Nhu cầu NL duy trì của ba nhóm câ (Guillaume, 1999 theo Lí Thanh Hùng, 2000)
Nhóm câ Khối lượng câ (g) Nhiệt ñộ (0C) Duy trì (kJ/kg câ/ngăy) Câ chĩp Nhóm câ da trơn Nhóm câ hồi 80 80 10-20 100 150 300 10 20 25 25 18 15 28 67 84 72 85-100 60
Lượng năng lượng cho duy trì chính lă phần mất mât tối thiểu qua nhiệt. Nhu cầu năng lượng duy trì của câ thấp hơn ñộng vật trín cạn vì câ tiíu hao ít năng lượng cho sự
vận ñộng vă giữ thăng bằng cơ thể, câ không có cơ chế ñiều tiết thđn nhiệt, câ băi tiết amonia mă không băi tiết ure hay axit uric.Tuy nhiín, phương phâp nghiín cứu năy tiến hănh rất khó khăn.
Nhu cầu năng lượng duy trì cho câ bình quđn 70 kJ/kg thể trọng hay 50 kJ/kg W0.75 (khi nhiệt ñộ nước 20-240C). Nhu cầu năng lượng duy trì so với tổng nhu cầu năng lượng hăng ngăy chiếm tỷ lệ 14-17% ở câ chĩp, 17-24% ở câ hồi, còn ởñộng vật có vú tỷ lệ năy lă 30-59%. Bảng 6.5 cho biết nhu cầu năng lượng của một số nhóm câ.
3.2.2. Nhu cầu năng lượng cho sự tăng trưởng
Khẩu phần ñủ protein, tăng năng lượng thì tăng sinh trưởng, ví dụ:
GE (MJ/kg thức ăn khô) 13,8 16,8 18,6 20,9-18,2 20,5 22,8 24,9 Tăng (% so với BW ñầu) 148 257 392 380 - 150 218 283 320
Ở một mức năng lượng, tăng tỷ lệ protein có thể không lăm lăm tăng tốc ñộ sinh trưởng (bảng 3.6)
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của năng lượng vă protein khẩu phần ñến tốc ñộ sinh trưởng của câ (câ chĩp W=170g, cung cấp thức ăn ở mức 2% khối lượng cơ thể, t0: 240C)
Protein (% vật chất khô) DE (MJ/kg thức ăn khô)
41,3 46,5 51,4
18,3
20,1 2,01 2,15 1,99 2,17 2,01 2,14 Câc kết quả trín cho thấy sự quan trọng của việc duy trì tỷ lệ năng lượng/protein trong khẩu phần của câ.
CĐU HỎI
1. Câc dạng năng lượng của thức ăn, công thức tính?
2. Nhu cầu năng lượng cho duy trì, sinh trưởng của câ, những yếu tố chi phối nhu cầu năng lượng cho sinh trưởng?
3. Công thức P/E vă cho một số chỉ tiíu P/E thích hợp của một số loăi câ?
TĂI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
Vũ Duy Giảng, Nguyễn Thị Lương Hồng, Tôn Thất Sơn, 1997. Dinh dưỡng vă thức ăn gia súc. Nhă XBNN, Hă Nộị
Lại Văn Hùng, 2004. Dinh dưỡng vă thức ăn trong nuôi trồng thủy sản. Nhă XBNN, Hồ
Chí Minh.
Hồ Trung Thông, Lí Văn An, Nguyễn Thị Lộc, ðỗ Quý Hai, Cao ðăng Nguyín, 2006. Giâo trình hóa sinh ñộng vật. Nhă XBNN, Hă Nội; 402 tr.
Tiếng Anh
Akiyama, T., Oohara, Ị and Yamamoto, T., 1997. Comparision of essential amino acid requirements with A/E ratio among fish species (review paper). Fisheries Science 63, 963-970.
AOAC, 1990. Official Methods of Analysis. 15th Ed. Washington, DC.Arai, S., 1991. Eel, Anguilla spp. In: Wilson, R.P. (ed) Handbook of Nutrient requirements of Finfish, CRC Press, Boca Raton, Florida, pp. 69-75.
Cowey, C. B., and Walton, M.J. (1989). In “Fish nutrition,” 2nd ed. (J. Ẹ Halver, ed), pp. 259 - 329. Acedemic Press, New York.
FAỌ 1995. Farm-made Aquafeed. FAO Fisheries Technical Paper 343. Romẹ
Garzon, Ạ, preagon, J., Hidalogo, M., Cardenete, G., Lupianez, J. Ạ, and de la Higuera, M.(1994). Aquaculture 124, 64 (abstr).
Gurr, M. Ị, and Harwood, J.l. (1991). In “Lipid Biochemistry,” vol. 93, p.375. Chapman and Hall, London.
Halver, J. Ẹ, Hardy, R.W., 2002. Fish Nutrition. 3rd Eds. Academic Press, Imprint of Elsevier Science, 823pp.
Michael B. New, 1987. Feed and Feeding of Fish and Shrimp (A manual on the preparation and presentatition of compound feed for shrimp and fish in aquaculture), UNDP, FAO, Romẹ
Webster, C.D. and Lim, C. (eds), 2002. Nutrient Requirement and Feeding of Finfish for Aquaculturẹ CAB international.
CHƯƠNG IV
DINH DƯỠNG PROTEIN VĂ AMINO ACID
4.1. PROTEIN 4.1.1. Phđn loại 4.1.1. Phđn loại
Về khía cạnh chức năng người ta chia protein thănh nhiều loại sau:
Protein ñơn giản lă protein chỉ cho axit amin khi thủy phđn, bao gồm hai nhóm lă protein sợi vă protein cầụ
Protein sợi (fibrous protein): giữ vai trò cấu tạo câc mô liín kết như collagen, elastin vă keratin. Protein năy không hòa tan vă bền với câc enzyme tiíu hóa, collagen có hydroxyproline, lă một axit amin quan trọng của protein năỵ Elastin cấu tạo gđn vă mạch mâu, chuỗi polipeptid của elastin giău alanine vă glycinẹ Keratin có hai loại lă α- keratin lă protein của lông vă tóc vă β - keratin lă protein của lông vũ, da…, keratin rất giău axit amin chứa lưu huỳnh, ví dụ protein lông chứa tới 4 % lưu huỳnh.
Protein hình cầu (globular protein): lă câc enzyme, antigen vă hormon. Câc protein hình cầu chính, gồm:
Albumin: có ở sữa, mâu, trứng, thực vật, ñặc ñiểm: hòa tan trong nước, ngưng tụ
bởi nhiệt
Histone: có ở nhđn tế băo, ở ñđy nó gắn với deoxyribonucleic. ðặc ñiểm: hòa tan trong dung dịch muối vă không bị ngưng tụ bởi nhiệt, khi thủy phđn cho ra nhiều arginine vă lysinẹ
Protamin: lă protein kiềm gắn với axit nucleic có nhiều trong tinh trùng của ñộng vật có vú, protamin giău arginine nhưng không có tyrosine, tryptophan hay axit amin chứa lưu huỳnh.
Globulin protein có trong sữa, trứng, mâụ
Protein phức tạp loại protein năy ngoăi câc axit amin còn có nhóm không phải protein như glycoprotein, lipoprotein, photphoprotein vă chromoprotein. Glycoprotein lă thănh phần của niím dịch có tâc dụng bôi trơn, cũng có trong lòng trắng trứng, ovalbumin. Lipoprotein lă thănh phần chính của măng tế băọ Photphoprotein như cazein của sữa vă photphovitin của lòng ñỏ. Chromoprotein như hemoglobin, cytochrome hoặc flavoprotein.
Về khía cạnh dinh dưỡng, người ta chia protein thănh hai loại:
Protein thô gồm cả protein vă câc hợp chất chứa nitơ không phải protein. Theo quy
ước của ngănh thức ăn chăn nuôi vă câ, protein thô ñược tính bằng công thức: Protein thô = N x 6,25 (N: hăm lượng N)
Hợp chất N phi protein lă những hợp chất chứa N nhưng không có cấu trúc protein như: axit amin tự do, amin (putresine, histamine, cadaverinẹ.), amid (urea, asparagine, glutaminẹ.), nitrate, alkaloid (nicotine, cocaine, strichnine, morphinẹ.).
Thức ăn thực vật non chứa nhiều hợp chất nitơ phi protein hơn thực vật trưởng thănh ( 25-30% nitơ tổng số), thức ăn ủ xanh chứa tối ña 50-60% nitơ phi protein, thức ăn hạt chứa 10% nitơ phi protein.
4.1.2. Vai trò của protein
Protein ngoăi vai trò cấu trúc (nguyín liệu tạo câc mô vă câc sản phẩm) còn có những vai trò quan trọng sau:
Thực hiện chức năng vận chuyển như hemoglobin Tham gia chức năng cơ giới như colagen
Chức năng bảo vệ như khâng thể
Chức năng thông tin như protein thị giâc
Protein còn có vai trò tạo năng lượng, 1g protein sản sinh ra 4,5 kcal năng lượng (ở
câ). Câ lă loại Aminotelic (thải amoniac) khâc với ñộng vật có vú lă loại Ureotelic vă chim lă Uricotelic, ñối với câc loại năy 1g protein chỉ cho 4 kcal năng lượng.
4.1.3. Nhu cầu protein của câ
Người ta chia nhu cầu lăm hai loại: nhu cầu duy trì vă nhu cầu sản xuất:
- Nhu cầu protein cho duy trì ở câ cao hơn ở ñộng vật có vú. Ví dụ: câ hồi vđn (Oncorhynchus mykiss) nặng 100g có nhu cầu protein duy trì hăng ngăy lă 52,1; 69,3 vă 97,7 mg/ngăy, tương ứng với nhiệt ñộ môi trường lă 100C, 150C vă 200C.
- Nhu cầu protein cho sản xuất (cho tăng trưởng) cũng cao hơn ñộng vật có vú 4 lần, gă 2 lần vă phụ thuộc văo:
+ Loăi câ: ví dụ câ rô phi lớn nhanh hơn hai lần so với câ mỉ hoạ + Tính biệt: ví dụ câ chĩp câi lớn nhanh hơn câ chĩp ñực
+ Tuổi vă khối lượng cơ thể: nhu cầu protein tính cho một ñơn vị khối lượng cơ
thể ở con vật non cao hơn con vật trưởng thănh. Thí nghiệm nuôi dưỡng câ giai ñoạn câ bột, câ hương vă câ thương phẩm thấy rằng nhu cầu protein cao nhất ở giai ñoạn câ bột, sau ñó giảm dần, ở giai ñoạn câ bột, protein khẩu phần phải ñạt 50%, lúc 6 – 8 tuần giảm còn 40% ñối với salmon vă trout vă 35% ñối với salmonid ở giai ñoạn nuôi thương phẩm.