I. TRAO ĐỔI NĂNG LƯỢNG
1.2.Chuyển hĩa năng lượng của thức ăn
Năng lượng câc chất hữu cơ của thức ăn được chuyển hĩa trong cơ thể gia súc theo sơ đồ 7.1.
Năng lượng thức ăn (Năng lượng thơ)
Năng lượng tiíu hĩa
Năng lượng trao đổi
Năng lượng thuần
Năng lượng sản phẩm
Năng lượng phđn Năng lượng nước tiểu Sinh nhiệt
Năng lượng duy trì
Năng lượng khí methane
Tổng nhiệt năng (Tích lũy trong thịt, trứng, sữa…)
Sơ đồ 7.1. Chuyển hĩa năng lượng của thức ăn trong cơ thể gia súc (McDonald et al., 1995) Năng lượng thơ (Gross Energy - GE):
Năng lượng hĩa học cĩ trong thức ăn chuyển đổi thănh nhiệt năng nhờ đốt chây bởi cĩ mặt ơxy. Nhiệt lượng sản sinh ra do đốt chây hoăn toăn một đơn vị khối lượng thức ăn gọi lă năng lượng thơ.
Năng lượng thơ được xâc định bằng mây đo nhiệt lượng (Bomb calorimeter). Hiện nay cĩ nhiều loại mây đo nhiệt lượng đê được sử dụng nhưng thơng thường, người ta sử dụng mây đo nhiệt lượng đẵng âp. Thức ăn được đốt trong bomb kín với âp suất cao khi cĩ dư oxy cung cấp. Chính lệch nhiệt lượng trước vă sau khi đốt mẫu chính lă nhiệt lượng của thức ăn. Để tính tôn nhiệt lượng năy, người ta hay sử dụng axit benzoic để lăm hiệu chỉnh nhiệt lượng bằng câch đốt 1 g axit benzoic vă ghi lại lượng nhiệt tăng lín (1 g axit benzoic khi đốt chây hoăn toăn sinh ra 6368 kcal). Ví dụ, khi đốt chây 1 g axit benzoic chuẩn thu được thay đổi nhiệt độ lă 100C, trong khi đốt 1 g thức ăn cũng thu được thay đổi nhiệt lă 100C, như vậy nhiệt lượng của mẫu vă của axit lă như nhau. Ngoăi ra, người ta cịn sử dụng phương phâp tính tĩan thơng qua hệ số nhiệt lượng của từng loại chất hữu cơ để xâc định năng lượng thơ.
Giâ trị năng lượng thơ của một số chất dinh dưỡng vă thức ăn như sau (MJ/kg chất khơ):
Câc tinh chất: Glucose 15,6
Tinh bột 17,7 Celulose 17,5
Casein 24,5
Mỡ 38,5
Dầu 39,0
Sản phẩm lín men: Axit acetic 14,6 Propionic 20,8 Butyric 24,9 Lactic 15,2 Methane 55,0 Mơ cơ thể: Nạc 23,6 Mỡ 39,3 Thức ăn: Hạt ngơ 18,5 Rơm 18,5 Cỏ khơ 18,9
Khơ dầu ơliu 21,4 Sữa (4% mỡ) 24,9
Xâc định năng lượng thơ của câc chất hữu cơ thơng qua khả năng oxy hĩa của chúng vă biểu thị qua tỷ lệ carbon + hydro so với oxy. Tất cả carbohydrate cĩ tỷ lệ năy như nhau (6C, 12H vă 6º) nín giâ trị năng lượng thơ xấp xỉ 17,5 MJ/kg. Mỡ trung tính cĩ hăm lượng oxy thấp rất nhiều so với carbon vă hydro nín giâ trị năng lượng thơ cao hơn nhiều (39 MJ/kg) so với carbohydrate. Năng lượng thơ của từng axit bĩo khâc nhau do khâc nhau số chuỗi carbon; chuỗi carbon căng ngắn (câc axit bĩo bay hơi) thì năng lượng thơ căng thấp. Protein cĩ giâ trị năng lượng thơ cao hơn carbohydrate vì cĩ chứa yếu tố ơxy hĩa, N vă S. Methane cĩ giâ trị năng lượng thơ cao vì chỉ cĩ carbon vă hydro.
Như vậy, thức ăn chứa nhiều mỡ vă dầu thực vật thì năng lượng thơ cao cịn thức ăn chứa nhiều tinh bột thì thấp năng lượng. Hầu hết câc loại thức ăn thơng thường cĩ giâ trị năng lượng thơ khoảng 18,5 MJ/kg (4.400 kcal).
Năng lượng tiíu hĩa (Digestible Energy - DE):
Năng lượng tiíu hĩa lă năng lượng của tổng câc chất hữu cơ thức ăn tiíu hĩa. Năng lượng tiíu hĩa cũng cĩ thể tính bằng phần cịn lại sau khi đem năng lượng thơ của thức ăn ăn văo trừ đi năng lượng thơ của phđn thải ra. Thơng thường, năng lượng thơ của phđn (gọi tắt lă năng lượng phđn - Faecal Energy - FE) cĩ thể chiếm 20-60% năng lượng thơ ăn văo, phụ thuộc khả năng tiíu hĩa. Ví dụ, một con lợn ăn văo 1,67 kg thức ăn khơ vă 1kg chứa 18,5 MJ GE. Tổng năng lượng thơ ăn văo lă 30,9 MJ/ngăy vă thải 0,45 kg phđn (18,5 MJ/kg) tương ứng với 8,3 MJ/ngăy. Vậy, tỷ lệ tiíu hĩa năng lượng của khẩu phần lă 73,1% {(30,9- 8,3)/30,9}vă năng lượng tiíu hĩa của khẩu phần sẽ lă 0,731 x 18,5 = 13,5 MJ/kg.
Do câch tính tôn trín mă giâ trị năng lượng tiíu hĩa thấp hơn giâ trị thật vì trong phđn cĩ chứa câc chất trao đổi khơng cĩ nguồn gốc từ thức ăn. Tuy nhiín, để xâc định lượng chất trao đổi cĩ trong phđn lă rất khĩ khăn.
Năng lượng tiíu hĩa phụ thuộc văo tỷ lệ tiíu hĩa năng lượng của gia súc tức lă năng lượng mất qua phđn. Mất năng lượng qua phđn phụ thuộc gia súc, loại thức ăn... vă nằm trong khoảng 10-80% hoặc cao hơn đối với thức ăn chất lượng thấp. Nĩi chung, nuơi gia súc với câc khẩu phần truyền thống thì giâ trị DE= 0,6 - 0,83, trung bình lă 0,7GE (với gia súc dạ dăy đơn), vă 0,4 - 0,6GE, trung bình 0,5GE (với gia súc nhai lại).
Năng lượng trao đổi(Metabolizable Energy - ME):
Gia súc mất dần chất dinh dưỡng ăn văo thơng qua quâ trình tiíu hĩa vă trao đổi chất. Mất mât qua nước tiểu vă khí methane lă phần mất do quâ trình tiíu hĩa vă trao đổi chất. Năng lượng trao đổi lă phần năng lượng cịn lại sau khi lấy năng lượng tiíu hĩa trừ đi năng lượng chứa trong nước tiểu (Urinary Energy-UE) vă trong khi tiíu hĩa (Methane), chiếm 40- 70% năng lượng thơ của khẩu phần, nĩ được dùng văo những phản ứng chuyển hĩa của tế băo.
Năng lượng nước tiểu chính lă năng lượng của những hợp chất chứa nitơ của thức ăn mă khơng được ơxy hĩa hoăn toăn như lă urea, axit lippuric, creatinine, allantoin vă trong câc chất khơng chứa N như glucoronate vă axit citric. Thực tế, năng lượng mất qua nước tiểu khoảng 3% năng lượng ăn văo hoặc 12-35 kcal/g N băi tiết ở nước tiểu gia súc nhai lại.
Khí tiíu hĩa lă khí sinh ra trong quâ trình lín men vi sinh vật trong đường tiíu hĩa, đặc biệt trong dạ cỏ. Khí năy gồm: CO2, CH4, O2, H2 vă H2S. Methane (CH4) chiếm 40% tổng số khí. Năng lượng mất mât qua khí tiíu hĩa ở dạ cỏ chủ yếu lă khí methane. Methane liín quan chặt chẽ lượng ăn văo vă ở mức nuơi duy trì năng lượng mất qua khí methane chiếm 7- 9% năng lượng thơ ăn văo (11-13% năng lượng tiíu hĩa). Nuơi gia súc với câc mức ăn cao hơn thì năng lượng mất qua khí giảm 6-7%. Ở lợn, năng lượng mất quan khí methane khoảng 0,3% . (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khí methane sản sinh ra phụ thuộc văo lượng carbohydrate khẩu phần, tuổi của động vật vă mức nuơi dưỡng. Swiftt vă cộng sự (1945) đưa ra cơng thức tính lượng methane sinh ra như sau:
CH4 = 17,68 + 4,01 X (ở bị); = 9,80 + 2,41 X (ở cừu)
(CH4 tính bằng g vă X lă lượng carbohydrate tiíu hĩa của khẩu phần tính bằng g). Để xâc định lượng khí methane sản sinh thì gia súc được nuơi trong cũi trao đổi (metabolism cage) cĩ thiết bị thu phđn, nước tiểu vă khí. Trong trường hợp khơng cĩ thiết bị năy thì năng lượng mất qua khí methane được tính khoảng 8% năng lượng thơ ăn văo đối với gia súc nhai lại. Đối với lợn, năng lượng mất qua khí methane khơng đâng kể nín cĩ thể bỏ qua khi tính tôn.
Tính tổng thể lượng mất mât qua nước tiểu vă khí methane ở gia súc nhai lại lă 11% năng lượng thơ ăn văo hay khoảng 18% của năng lượng tiíu hĩa vă 5% đối với lợn. Vì vậy, năng lượng trao đổi cĩ thể tính bằng ME = 0,82DE đối với gia súc nhai lại vă ME = 0,95DE đối với lợn.
Đối với gia cầm, xâc định năng lượng trao đổi dễ hơn năng lượng tiíu hĩa. Sibbald (1976) đề nghị sử dụng phương phâp xâc định năng lượng trao đổi nhanh như sau: cho gă nhịn đĩi cho đến khi hết thức ăn trong đường tiíu hĩa, sau đĩ bắt gă ăn thức ăn thí nghiệm vă thu chất thải, đồng thời thu chất thải ở gă nuơi đĩi để xâc định lượng nội sinh. Cơng thức tính giâ trị năng lượng trao đổi đối với gia cầm khi lăm thí nghiệm:
ME (kcal/g thức ăn) = (E x X) - (Yef -Yec)/X; trong đĩ E lă năng lượng thơ thức ăn;Yef lă năng lượng thải ra khi gia cầm ăn thức ăn; Yec lă năng lượng thải ra khi gia cầm bị bỏ đĩi vă X lă khối lượng thức ăn.
Giâ trị năng lượng trao đổi của một số loại thức ăn ở bảng 7.1 cho thấy năng lượng mất qua phđn lớn hơn quan nước tiểu vă khí methane. Do đĩ, yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến năng lượng trao đổi lă khả năng tiíu hĩa.
Khả năng tiíu hĩa lại phụ thuộc văo khơng những gia súc mă cả thức ăn, vì vậy năng lượng trao đổi rất khâc nhau giữa câc loại thức ăn vă gai súc.
Quâ trình lín men ở dạ cỏ vă ruột giă cũng ảnh hưởng đến năng lượng mất qua khí methane. Nĩi chung, mất mât năng lượng qua khí tiíu hĩa ở gia súc nhai lại cao hơn nhiều gia súc dạ dăy đơn. Điều đĩ cĩ nghĩa lă năng lượng trao đổi của cùng loại khẩu phần hay cùng loại thức ăn ở gia súc dạ dăy đơn cao hơn gia súc nhai lại.
Giâ trị năng lượng trao đổi cịn phụ thuộc văo axit amin của thức ăn tổng hợp nín protein cơ thể vă N thải qua nước tiểu. Vì vậy, giâ trị năng lượng trao đổi được điều chỉnh bằng câch cứ 1g N tích lũy cộng thím 28 kJ (ở lợn), 31 kJ (ở gia súc nhai lại) hoặc 34 kJ (ở gia cầm).
Chế biến thức ăn cũng cĩ ảnh hưởng đến năng lượng trao đổi. Đối với gia súc nhai lại, nghiền vă vo viín thức ăn thơ lăm tăng mất mât năng lượng qua phđn, nhưng cĩ thể lăm giảm khí methane sản sinh. Đối với gia cầm, thức ăn hạt nghiền cũng lăm ảnh hưởng đến năng lượng trao đổi.
Mức nuơi dưỡng (feeding level) cũng ảnh hưởng đến năng lượng trao đổi. Tăng mức nuơi dưỡng cho gia súc nhai lại lăm giảm tỷ lệ tiíu hĩa năng lượng, vì vậy giảm giâ trị năng lượng trao đổi. Nghiền mịn cỏ vă trộn cỏ với thức ăn tinh lă giảm năng lượng trao đổi do lăm tăng mức nuơi dưỡng.
Bảng 7.1. Năng lượng trao đổi của một số loại thức ăn (MJ/kg)
Gia súc Thức ăn Năng Năng lượng mất qua: Năng
lượng Phđn Nước tiểu Khí lượng trao
thơ đổi Gia cầm Ngơ 18,9 2,2 16,7 Mì 18,1 2,8 15,3 Mạch 18,2 4,9 13,3 Ln Ngơ 18,9 1,6 0,4 16,9 Yến mạch 19,4 5,5 0,6 13,3 Mạch 17,5 2,8 0,5 14,2 Khơdầu dừa 19,0 6,4 2,6 10,0 Bị Ngơ 18,9 2,8 0,8 1,3 14,0 Mạch 18,3 4,1 0,8 1,1 12,3 Câm mì 19,0 6,0 1,0 1,4 10,6 Cđ stylơ 18,3 8,2 1,0 1,3 7,8
Năng lượng nhiệt hay sinh nhiệt (Heat Increment- HI):
Năng lượng nhiệt lă lượng nhiệt tăng lín sau khi cho gia súc ăn. HI bao gồm nhiệt lượng sản sinh ra do quâ trình lín men, tiíu hĩa, hấp thu, hình thănh sản phẩm, hình thănh vă băi tiết chất thải. Gia súc cần năng lượng do ơxy hĩa dinh dưỡng để đảm bảo câc hoạt động ăn bao gồm: nhai, nuốt vă tiết nước bọt; gia súc nhai lại ăn nhiều xơ thì năng lượng tiíu tốn 3- 6% năng lượng trao đổi ăn văo. Hoạt động nhai lại cũng tạo ra nhiệt lượng do quâ trình hoạt động của vi sinh vật dạ cỏ, lượng nhiệt năy khoảng 7-8% năng lượng trao đổi.
Nĩi chung, HI của thức ăn phụ thuộc văo bản chất của nĩ, loại gia súc vă tiến trình mă gia súc sử dụng. Năng lượng nhiệt cịn phụ thuộc văo mơi trường, thănh phần dinh dưỡng khẩu phần vă thức ăn sinh lý của con vật. Con vật sống trong mơi trường lạnh (dưới nhiệt độ
tới hạn), nhiệt sản xuất trong quâ trình chuyển hĩa phải tăng lín để giữ ấm cho cơ thể (duy trì thđn nhiệt ổn định).
Ở gia súc nhai lại, thay đổi thănh phần khẩu phần lăm thay đổi tỷ lệ vă hăm lượng axit bĩo bay hơi (VFA) trong dạ cỏ, vì vậy lăm thay đổi HI. Những cơng trình của Holter vă cộng sự (1970) nghiín cứu trín bị sữa xâc nhận rằng HI của acetate cao hơn của propionate vă butyrate. Hỗn hợp VFA cỏ tỷ lệ acetate thấp sẽ cĩ HI thấp (Bảng 7.2).
Bảng 7.2. Nhiệt năng của axit bĩo bay hơi dạ cỏ của bị vă cừu nhịn đĩi (kcal/100 kcal ME)
Bị Cừu Acetate 40 41 Propionate 18 14 Butyrate 18 14 Hỗn hợp 52:31:17 32 - Hỗn hợp 50:30:20 - 17
Mức nuơi dưỡng cũng lăm biến đổi HI. Ở mức duy trì, hiệu suất sử dụng năng lượng trao đổi ở bị vă cừu lă 60%, cịn nếu nuơi ở chế độ gấp 2 lần mức duy trì hiệu suất sự dụng ME giảm cịn 30% (do tăng HI), nguyín nhđn lă axetat tăng từ 40-70% trong hỗn hợp VFA. Nĩi chung những phẩu phần lăm tăng axetat thì cũng lăm tăng HI vă lăm giảm hiệu xuất sử dụng ME khẩu phẩn.
Năng lượng thuần (Net Energy - NE):
Năng lượng thuần (năng lượng tích lũy) lă phần cịn lại của năng lượng trao đổi (ME) trừ đi năng lượng nhiệt (HI): NE = ME - HI. Năng lượng thuần bao gồm năng lượng trao đổi dùng cho duy trì câc chức năng của cơ thể (MEm) vă năng lượng tạo nín câc sản phẩm (MEp) như thịt, trứng, sữa, lơng, len… Năng lượng thuần lă phần năng lượng hữu ích cuối cùng trong quâ trình chuyển hĩa năng lượng của thức ăn trong cơ thể giâ súc.
Tổng sinh nhiệt (Total Heat Production - HP):
Tổng sinh nhiệt lă năng lượng cơ thể thôt ra dưới dạng nhiệt. Đđy lă sự mất mât năng lượng lớn nhất. HP cĩ từ nhiều nguồn: trao đổi cơ bản- duy trì hoạt động cần thiết như hơ hấp, tuần hoăn, hoạt động của tế băo… tiíu hĩa vă hấp thu thức ăn; lín men; hình thănh vă băo tiết chất thải; nhiệt sinh ra từ câc hoạt động cơ học như đi, đứng, nằm (Bảng 7.3); hình thănh sản phẩm vă năng lượng dùng điều chỉnh thđn nhiệt.
Bảng 7.3. Tiíu tốn năng lượng cho câc hoạt động cơ học ở gia súc nhai lại
Hoạt động Tiíu tốn năng lượng/kg Hoạt động Tiíu tốn năng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
khối lượng lượng/kg khối lượng
Đứng 2,39 kcal Leo dốc 6,69 kcal/km
Nằm xuống vă đứng lín 0,06 kcal Ăn 0,60 kcal/giờ
Đi lại 0,62 kcal/km Nhai lại 0,48 kcal/giờ