2. Mục tiêu của đề tài
1.1.4. Nhu cầu protein và Lysine của lợn choai
Nhu cầu axit amin
Quá trình tổng hợp và phân giải axit amin trong cơ thể xảy ra một cách liên tục. Có tới 60 – 80% axit amin tổng hợp thành protein cơ thể đƣợc lấy từ protein nội sinh, 20 – 40% axit amin còn lại đƣợc cung cấp trong khẩu phần. Các axit amin có tốc độ chuyển hóa thành protein khác nhau (lysine thấp, methionine cao) và qua quá trình oxy hóa các axit amin bị suy hóa dần (Vũ Duy Giảng và Cs, 1999 [4]
Xác định nhu cầu axit amin là xác định lƣợng axit amin để bù đắp mất mát trong quá trình tổng hợp protein và lƣợng để tổng hợp nên các sản phẩm nhƣ tích lũy trong mô cơ, sữa. Có nhiều phƣơng pháp để xác định nhu cầu của axit amin của động vật:
- Xác định nhu cầu axit amin theo tốc độ sinh trƣởng
Tích lũy protein phụ thuộc vào lƣợng axit amin và protein trong khẩu phần. Sự tăng khối lƣợng của cơ thể con vật liên quan chặt chẽ với sự tăng protein trong khẩu phần. Tuy tăng trọng là tiêu chuẩn quan trọng có ý nghĩa lớn trong sản xuất nhƣng không đặc hiệu về mức độ đầy đủ các axit amin trong khẩu phần. Khi đánh giá các nhu cầu axit amin theo tốc độ sinh trƣởng có thể sử dụng các thí nghiệm sinh trƣởng đơn giản, các thí nghiệm sử dụng
các khẩu phần thức ăn tự nhiên. Tuy nhiên, khẩu phần thức ăn tự nhiên thƣờng thiếu lysine, methionine và tryptophan.
- Xác định nhu cầu axit amin theo cân bằng nitơ
Khi thiếu hụt một hay một số axit amin thì cân bằng nitơ trong cơ thể là âm. Vì vậy, khi nghiên cứu cân bằng nitơ ở các mức khác nhau của axit amin nào đó, ngƣời ta bố trí cho gia súc ăn những khẩu phần chứa nhiều loại protein hoặc hỗn hợp axit amin, trong đó thiếu axit amin cần xác định. Sau đó bổ sung axit amin cần xác định vào khẩu phần với mức độ tăng dần. Theo dõi tốc độ sinh trƣởng và cân bằng nitơ đến khi đạt mức tối ƣu, đó chính là trị số về nhu cầu axit amin cần xác định của gia súc.
Bằng phƣơng pháp này, Willsen, 1982 [trích trong 4] đã xác định đƣợc mức lysine thô thích hợp nhất trong khẩu phần cho lợn từ 5 – 10 kg là 1,15%.
- Xác định nhu cầu axit amin dựa theo phân tích thành phần axit amin của protein cơ thể con vật.
Cho con vật ăn khẩu phần có protein thích hợp, sau đó phân tích hàm lƣợng axit amin trong các sản phẩm nhƣ thịt, sữa từ đó tính ra nhu cầu axit amin của con vật.
Nhu cầu axit amin cho lợn
Để xác định nhu cầu axit amin cho lợn, trƣớc hết ngƣời ta tính nhu cầu lysine (theo% của VCK), sau đó dựa trên khuôn mẫu “protein lý tƣởng” do NRC đƣa ra (1998) [51] để tính toán cho các axit amin còn lại.
Nhu cầu protein và lysine cho lợn con và lợn thịt đƣợc xác định bằng phƣơng pháp thừa số và đƣợc xác định trên nhu cầu duy trì và nhu cầu cho tích lũy protein:
Nhu cầu protein cho duy trì (Pm) (theo ARC 1981): [24] Pm(g) = 0,938 x W 0,75
Tỷ lệ sử dụng protein trong thức ăn ăn vào bằng 53 - 35% tùy theo khối lƣợng cơ thể.
Nhu cầu lysine hàng ngày là tổng các nhu cầu cho duy trì và tích luỹ protein.
Nhu cầu cho duy trì: Theo Wang và Fuller (1989) [61], nhu cầu lysine tiêu hoá hồi tràng thực hàng ngày để duy trì là 36 mg/kg khối lƣợng trao đổi cơ thể
Nhu cầu cho tích luỹ protein : qua kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả, NRC khuyến cáo sử dụng phƣơng trình:
TIDL (g) = 0,12 x PD
Trong đó: TIDL là nhu cầu lysine tiêu hoá hồi tràng thực PD là lƣợng protein tích luỹ đƣợc (g/ngày)
Nhu cầu lysine cho tích luỹ protein đƣợc xác định theo phƣơng trình: LR = (0.036 x BW 0,75)+ (0,12 x PD)
Trong đó:
LR: Nhu cầu lysine (tính bằng% trong thức ăn khô không khí) BW0,75 là khối lƣợng trao đổi cơ thể
PD là lƣợng protein tích luỹ đƣợc (g/ngày)
Tất cả các giá trị lysine đều đƣợc tính bằng gram của lysine tiêu hoá hồi tràng thực. (NRC, 1998 [51]).
Nhu cầu về các axit min thiết yếu khác cũng đƣợc coi là tổng nhu cầu cho duy trì và tích luỹ protein.
Đối với methionine + cystine theo ARC 1981 [24] là 50% so với lysine. Tỷ lệ đó thấp hơn so với khuyến cáo gần đây của Wang và Fuller (1990) [62], Batterham, 1992 [25]; Chung và Baker, 1992a [36] các tác giả này cho biết tỷ lệ giữa methionine + cystein là 60 – 65% so với lysine cho tích luỹ protein cao đối với lợn đang sinh trƣởng.
Ƣớc tính nhu cầu methionine của lợn choai, ARC (1981) [24] cho biết bằng 60% so với lysine, ƣớc tính này thấp hơn nghiên cứu gần đây của Wang và Fuller (1990) [62] nhu cầu threonine của lợn choai bằng 64% và 65% lysine tổng số.
Đối với nhu cầu tryptophan Wang và Fuller (1990) [62] ƣớc tính bằng 20% so với lysine
* Các nhân tố ảnh hƣởng đến nhu cầu axit amin - Tuổi và loài
Nhu cầu về axit amin chứa lƣu huỳnh ở lợn non cao hơn lợn trƣởng thành do diện tích trên khối lƣợng cơ thể lớn hơn và nhu cầu tạo lông, da lớn hơn. Còn nhu cầu về lysine của lợn cụ thể:
+ Lợn có khối lƣợng 20 kg nhu cầu lysine là:6,2 g/kg chất khô + Lợn có khối lƣợng 40 kg nhu cầu lysine là:5,9 g/kg chất khô + Lợn có khối lƣợng 60 kg nhu cầu lysine là:5,2 g/kg chất khô - Chức năng sản xuất
Lợn hƣớng nạc cần nhiều lysine hơn lợn hƣớng mỡ - Mức năng lượng trong khẩu phần
Yếu tố chính quyết định việc tiêu thụ thức ăn của gia súc khi cho ăn tự do là nhu cầu về năng lƣợng và nhu cầu này lại ảnh hƣởng lớn đến nhu cầu về axit amin. Vai trò của năng lƣợng và protein đối với sự tích lũy protein của cơ thể không độc lập với nhau mà có sự tƣơng quan mật thiết (Campbell et at, 1983) [30]. Khẩu phần có năng lƣợng thấp sẽ đƣợc động vật ăn nhiều hơn khẩu phần có năng lƣợng cao. Nếu nồng độ các axit amin là không đổi thì với khẩu phần năng lƣợng thấp, động vật sẽ sử dụng đƣợc nhiều axit amin hơn trong một ngày. Vì vậy nếu nồng độ năng lƣợng trong khẩu phần tăng thì nhu cầu axit amin cũng tăng. Nếu trong 1kg thức ăn có 1900 Kcal thì nhu cầu về lysine là 0,53%, còn 2300 Kcal thì nhu cầu về lysine là 0,71%.
Ettle và Cs, 2003 [39], đã nghiên cứu trên 96 lợn để xác định tỷ lệ lysine tiêu hóa/ME tối ƣu dựa vào mật độ năng lƣợng của khẩu phần. Kết quả cho thấy, lƣợng ăn vào tăng hơn ở lô có nồng độ năng lƣợng khẩu phần thấp (13MJ) so với lô năng lƣợng cao (14MJ). Đồng thời, tăng tỷ lệ lysine tiêu hóa/ME tăng trọng cao hơn, mức tối ƣu cho tăng trọng cao nhất ở lợn cái ít nhất 0,58 g/MJDE.
Có sự liên quan mật thiết giữa năng lƣợng với axit amin phối hợp trong khẩu phần. Khi yêu cầu tăng tỷ lệ nạc thì đòi hỏi tăng tỷ lệ lysine/năng lƣợng trong khẩu phần. Tỷ lệ lysine/năng lƣợng càng cao trong giai đoạn đầu sinh trƣởng của lợn thì tỷ lệ nạc càng cao. Nhu cầu về mức lysine/năng lƣợng giảm dần theo từng giai đọan sinh trƣởng vì khả năng tích lũy protein giảm dần.
- Mức protein thô trong khẩu phần
Nhu cầu axit amin tính theo tỷ lệ % protein thô trong khẩu phần tăng lên khi protein thô của khẩu phần giảm đi. Mối tƣơng quan giữa lysine và protein thô đƣợc biểu diễn qua phƣơng trình hồi quy:
Y = 7,23 – 0,131X Y: % của Lysine
X: % protein thô của khẩu phần
Figueroa và Cs, 2003 [40] đã thí nghiệm bổ sung lysine, methionine, tryptophan và threonine vào 2 khẩu phần chứa 12% và 11% protein thô để bù lại lƣợng protein có trong khẩu phần chứa 16% protein thô. Việc giảm protein khẩu phần sẽ có ý nghĩa nếu nhƣ khẩu phần đƣợc bổ sung thêm các axit amin tổng hợp.
- Ảnh hưởng của Vitamin
Vitamin là một hợp chất hữu cơ khác với axit amin, cacbohydrate, lipit và nhu cầu cần một lƣợng nhỏ cho sự tăng trƣởng và sinh sản bình thƣờng. Một số vitamin không cần có trong khẩu phần vì chúng có thể đƣợc tổng hợp
từ các thức ăn hoặc chuyển hoá từ các chất khác hoặc do các vi khuẩn tạo ra trong đƣờng ruột. Vitamin đƣợc chia thành vitamin tan trong dầu và vitamin tan trong nƣớc. Vitamin cần chủ yếu nhƣ là các đồng enzim trong đồng hoá các chất dinh dƣỡng. Trong nguyên liệu thức ăn, vitamin chủ yếu tồn tại nhƣ các tiền chất hoặc đồng enzim có thể đƣợc liên kết hoặc phối hợp theo một số các. Do đó cần quá trình tiêu hoá để giải phóng hoặc chuyển hoá các tiền chất của vitamin hoặc hợp chất thành dạng sử dụng và hấp thu đƣợc. Để tránh sự thiếu vitamin trong khẩu phần ăn ngƣời ta đã sản xuất các premix vitamin và thƣờng cho thêm vào khẩu phần của lợn. Thêm nhiều vitamin A và D sẽ gây ngộ độc ở lợn. Ngƣợc lại, rất ít triệu chứng ngộ độc đối với vitamin nhóm B hoặc E, K.
Vitamin cũng có ảnh hƣởng lớn đến nhu cầu axit amin của vật nuôi bởi vì vitamin tham gia vào hầu hết các quá trình trao đổi chất và quá trình hoạt động của cơ thể. Vitamin là chất xúc tác sinh học, xúc tiến việc tổng hợp phân giải các chất dinh dƣỡng (protein, gluxit, lipit). Trong cơ thể mặc dù lƣợng vitamin vô cùng nhỏ nhƣng lại có tác dụng rất lớn nó giúp cho lợn sinh trƣởng, phát dục, sinh sản một cách bình thƣờng nếu cung cấp đầy đủ nhu cầu cho lợn. Nếu thiếu vitamin thì lợn sẽ bị nhiều loại bệnh nguy hiểm. Nếu thiếu một loại vitamin nào đó thì sẽ làm ngƣng quá trình hoạt động của enzim chứa vitamin ấy và làm cho quá trình trao đổi chất bị đình trệ. Ngoài ra vitamin còn có quan hệ với hormone. Ví dụ, thiếu vitamin B6 thì estrogen bị giảm, thiếu vitamin C thì tuyến yên và tuyến trên thận hoạt động giảm sút. Mặt khác, nếu hormone tăng thì nhu cầu vitamin cũng tăng. Ví dụ, tiroxine của tuyến giáp sản sinh ra nhiều thì nhu cầu vitamin B1 cũng tăng.
Giữa các loại vitamin còn có mối quan hệ mật thiết với nhau. Ví dụ, vitamin B12 có tác dụng xúc tiến quá trình tổng hợp, chuyển hóa caroten thành
vitamin A. Trong trƣờng hợp thiếu vitamin B2 nếu cung cấp vitamin C sẽ có tác dụng làm giảm mức thiếu hụt của B2.
Coelho và Cousins (1997) [37] cho rằng vitamin làm tăng khả năng chống chọi của lợn đối với tác nhân stress.
Vitamin E kết hợp với Selen bảo vệ màng tế bào khỏi bị phá huỷ của các peroxit, tham gia phản ứng phosphoryl hoá, tham gia trao đổi axit nucleic, tham gia tổng hợp ascorbic và tham gia tổng hợp ubiquinon (Lê Đức Ngoan, 2002) [9].
Choline nằm trong nhóm vitamin B. Choline cần cho tổng hợp phospholipit (lecithin), tạo acetyl choline và metyl hoá homocysteine thành methionine, xảy ra qua betaine, sản phẩm oxy hoá của choline.
Methionine là một trong những axit amin thiết yếu rất cần cho sự tổng hợp protein trong cơ thể động vật, nếu trong khẩu phần thiêu choline thì một lƣợng methionine sẽ đƣợc huy động để cung cấp các nhóm metyl cần thiết cho tổng hợp choline. Nhƣ vậy, chỉ có thể xác định đƣợc nhu cầu methionine khi sử dụng khẩu phần có đủ choline.
Niacin hoặc axit nicotinic là một thành phần của đồng enzym nicotinamide-adenine dinucleotide (NAD) và nicotin – amide – adenine dinucleotide phosphate (NADP). Các đồng enzym này cần cho quá trình trao đổi chất của carbohydrate, protein và lipit.
Trong khẩu phần thiếu không đủ axit nicotinic thì nhu cầu về tryptophan sẽ tăng lên để đáp ứng nhu cầu cơ thể về niaxin. Việc sử dụng các axit amin, các dẫn xuất protein có nguồn gốc thực vật đƣợc cải thiện khi đƣa vitamin B12 vào trong khẩu phần (Vũ Duy Giảng và Cs, 1999 [4].
Dấu hiệu thiếu niacin bao gồm giảm tăng trọng, chán ăn, nôn mửa, da khô, lông xù xì, rụng lông, tiêu chảy, viêm loét dạ dày, ruột già, thiếu máu tế bào bình thƣờng.
Tầm quan trọng của cung cấp đủ vitamin nhóm B cũng đã đƣợc nhấn mạnh trong nhiều tài liệu. Theo Stahly (1995) [56], khả năng tăng trọng/ngày và tích luỹ nạc của đàn lợn giai đoạn sinh trƣởng càng cao khi tăng hàm lƣợng vitamin nhóm B trong khẩu phần, từ đó làm giảm tiêu tốn thức ăn/kg tăng trọng đáng kể.
Vitamin C là một chất chống oxy hoá, tan trong nƣớc, tham dự trong quá trình oxy hoá các axit amin có hƣơng vị, tổng hợp norepinephyrine Vitamin C cần cho hydroxy hoá proline và lysine, là các yếu tố cấu tạo toàn phần của collagel. Collagen cần cho sinh trƣởng của sụn và xƣơng. Vitamin C tăng cƣờng sự tạo khung xƣơng và ngà răng. Thiếu vitamin C gây huyết lấm tấm toàn cơ thể.