2. Tổng quan tài liệ u
2.4. Axít amin trong dinh dưỡng gia cầm
2.4.1. Phân loại axít amin
Các axít amin có thể ñược phân loại theo quan ñiểm hoá học và sinh lý học.
- Phân loại theo quan ñiểm hoá học:
Dựa vào cấu tạo và tính chất lý, hoá học mà người ta chia axít amin thành các loại axít amin mạch thẳng và axít amin mạch vòng
+ Axít amin mạch thẳng gồm các axít amin mạch thẳng trung tính (glyxerine, alanine, serine, cysteine, threonine, methionine, asparagine...) mạch thẳng tính axít (Axít glutamic, axít aspartic), mạch thẳng tính kiềm (lysine, arginine).
+ Axít amin mạch vòng gồm vòng ñồng nhất như phenylalanine, tyroxine và dị vòng như hystidine, tryptophane, proline.
- Phân loại theo quan ñiểm sinh lý học:
Dựa vào nhu cầu dinh dưỡng của ñộng vật, người ta chia axít amin thành các loại axít amin thay thế ñược và axít amin không thay thế ñược
+ Axít amin thay thế ñược là các axít amin mà cơ thể tự tổng hợp ñược từ các sản phẩm chuyển hoá trung gian khác.
+ Axít amin không thay thế là những axít amin rất cần cho sự phát triển bình thường của cơ thể ñộng vật nhưng cơ thể ñộng vật không tự tổng hợp ñược mà phải thường xuyên cung cấp từ thức ăn. Ở gia cầm có 10 axít amin không thay thế ñược là valine, leucine, Izoleucine, lysine, histidine, threonine, methionine, phenylalanine, tryptophane, arginine. Ngoài ra với gia cầm non còn cần cả glycine và proline, gia cầm sinh sản cần glutamic.
2.4.2. Nhu cầu về axít amin của gia cầm
2.4.2.1 Phương pháp biểu thị nhu cầu axít amin trong khẩu phần
Trong dinh dưỡng gia cầm, nhu cầu về axít amin chủ yếu là nhu cầu về các axít amin không thay thế. Khi thiếu bất kỳ một axít amin không thay thế nào trong thức ăn thì quá trình tổng hợp protein bị rối loạn, thậm chí còn làm phá huỷ trao ñổi chất của cơ thể. ðiều ñó làm giảm khả năng sinh trưởng cũng như sức sản xuất của gia cầm. Vì vậy, cần cung cấp ñầy ñủ các axít amin không thay thế theo ñúng nhu cầu của mỗi loại gia cầm. Theo Scott và cộng sự (1982)[69] có 4 cách thông thường biểu thị nhu cầu axít amin của gia cầm:
- Số gam axít amin cho một gà một ngày.
- Số gam axít amin cho 1000 Kcal ME của khẩu phần. - Tỷ lệ phần trăm axít amin tính theo khẩu phần. - Tỷ lệ phần trăm axít amin tính theo protein.
Cách tính thứ nhất là cách chính xác nhất ñể thể hiện nhu cầu về axít amin nhưng rất khó áp dụng trong sản xuất.
Cách thứ hai rất có ưu thế vì nó gắn nhu cầu axít amin với nồng ñộ năng lượng trong khẩu phần. Phương pháp này rất tiện lợi trong thực tế lập khẩu phần ăn cho gà.
Hiện nay, cách thứ ba và cách thứ tư vẫn ñang ñược sử dụng nhiều hơn. Tuy nhiên phương pháp này có nhược ñiểm là lượng thức ăn thu nhận của gia
cầm phụ thuộc rất lớn vào nồng ñộ năng lượng của khẩu phần. Vì vậy không chú ý ñến yếu tố này thì không thể ñảm bảo cung cấp ñủ axít amin cho gia cầm. Ngay cả nhu cầu protein, nguồn cung cấp chính axít amin cho gia cầm cũng phải ñược xác ñịnh trong mối tương quan hợp lý vơí nồng ñộ năng lượng của khẩu phần. ðể có những khẩu phần tối ưu cho mỗi loại gia cầm, cần phải nghiên cứu ñược những tỷ lệ thích hợp giữa nồng ñộ năng lượng của khẩu phần với hàm lượng protein thô và các axít amin. ðặc biệt cần phải xác ñịnh ñược tỷ lệ năng lượng trao ñổi và các axít amin quan trọng nhất (Grigorev, 1981)(dẫn theo Nguyễn Thị Mai, 2007)[13].
2.4.2.2. Xác ñịnh nhu cầu axít amin cho gia cầm
Có nhiều phương pháp ñể xác ñịnh nhu cầu axít amin cho gia cầm như: Xác ñịnh nhu cầu axít amin theo tốc ñộ sinh trưởng, theo cân bằng nitơ, ngoài ra còn xác ñịnh nhu cầu axít amin dựa theo sự phân tích thành phần protein của cơ thể. Khi xác ñịnh nhu cầu axít amin cho gia cầm cần chú ý ñến các nhu cầu sau:
- Nhu cầu cho tăng trọng tối ña.
- Nhu cầu cho hiệu quả chuyển hoá thức ăn tối ưu. - Nhu cầu cho tỷ lệ thịt xẻ tối ña.
- Nhu cầu cho thành phần hoá học thịt thân tối ưu. - Nhu cầu cho tỷ lệ thịt lườn (cơ ngực) cao nhất.
Thí nghiệm của Moral và Bilgili (1990)[57] cho biết: Khi bổ sung L.lysine vào khẩu phần cho gà broiler 4-6 tuần tuổi ở 2 mức 0,95 và 1,05% ñã không ảnh hưởng ñến tốc ñộ tăng trọng, nhưng hiệu quả sử dụng thức ăn tốt hơn khi tăng hàm lượng lysine trong khẩu phần.
Sibald và Wolynetz (1986)[71] cho biết nhu cầu axít amin không thay thế cho năng suất thịt ngực cao nhất thường lớn hơn nhu cầu cho sinh trưởng tối ña.
Richard và cộng sự (1998)[66] ñã ñưa ra tỷ lệ lý tưởng axít amin và nhu cầu axít amin tiêu hoá cho gà trống và gà mái broiler từ 0-42 ngày tuổi. Baker (1993)[30] và NRC (1994)[59] cũng ñề xuất tỷ lệ các loại axít amin với lysine trong khẩu phần của gà broiler. Theo các tác giả, nếu lấy lysine là 100% thì arginine từ 105 – 110%; Iso leusine từ 72 – 78%; leusine từ 114 – 125%; methionine + cysteine là 75 – 86%; threonine từ 63 – 69% và tryptophane từ 18 – 24%. Rose (1997)[68] ñã ñưa ra cân bằng lý tưởng axít amin cho gà theo lysine (bảng 2.1)
Bảng 2.1. Cân bằng lý tưởng axít amin cho gà theo lysine (Rose, 1997) Axít Amin Gà sinh trưởng Gà ñẻ trứng
Lysine 1,00 1,00 Arginine 1,05 1,06 Isoleucine 0,72 0,78 Leucine 1,25 1,14 Methionine + Cysteine 0,75 0,86 Fenilalanine + Tirocine 1,21 1,25 Threonine 0,63 0,69 Tryptophane 0,18 0,24
Baker và Han (1994)[31] ñưa ra nhu cầu lysine cho gà 0-3 tuần tuổi là 1,20% ñể gà ñạt tăng trọng và lượng thức ăn thu nhận cao nhất; Còn mức lysine 1,41% sẽ cho hiệu quả sử dụng thức ăn tối ưu. Tăng hàm lượng lysine sẽ làm tăng khối lượng cơ thể, tăng hiệu quả sử dụng thức ăn, tăng tỷ lệ thịt nạc và giảm tỷ lệ mỡ nội tạng.
Morris và cộng sự (1999)[46]ñã thiết lập ñược công thức tính nhu cầu một số axít amin ñể ñảm bảo cho sinh trưởng tối ña và hiệu quả sử dụng thức ăn tối ưu.
Trong ñó :
L : Nhu cầu lysine tính bằng g/kg thức ăn. T : Nhu cầu tryptophane tính bằng g/kg thức ăn. M : Nhu cầu methionine tính bằng g/kg thức ăn.
CP : Hàm lượng protein thô của khẩu phần ( g/kg thức ăn ).
2.4.2.3. Một số yếu tố ảnh hưởng ñến nhu cầu axít amin của gia cầm
- Giống: Mỗi giống gia cầm có một kiểu di truyền riêng, quyết ñịnh tầm vóc cơ thể, tốc ñộ sinh trưởng và sức sản xuất khác nhau. Vì vậy nhu cầu axít amin cũng khác nhau giữa các dòng, giống, thậm chí ñến cá thể. Những giống có khối lượng lớn thì nhu cầu axít amin sẽ cao hơn những giống có khối lượng nhỏ, trong cùng một giống, những cá thể nào có khối lượng lớn thì nhu cầu axít amin cũng lớn hơn.
- Giới tính: Giới tính cũng ảnh hưởng ñến nhu cầu axít amin của gia
cầm, nhu cầu dinh dưỡng của gà mái thấp hơn gà trống. Sở dĩ như vậy là vì gà trống luôn có tốc ñộ sinh trưởng cao hơn gà mái cùng lứa tuổi nên nhu cầu về protein và axít amin ở gà trống luôn cao hơn ñể ñáp ứng cho quá trình tổng hợp của cơ thể.
- Lứa tuổi: Tuổi khác nhau thì nhu cầu axít amin cũng khác nhau. Tuổi càng tăng lên thì nhu cầu lysine tính theo phần trăm trong khẩu phần càng giảm thấp.
L ≥ 0,057 CP T ≥ 0,012 CP
- Mức năng lượng trong khẩu phần: Nếu hàm lượng axít amin trong khẩu phần là như nhau thì khẩu phần có mức năng lượng thấp gia cầm sẽ thu nhận ñược nhiều axít amin hơn. Khi mức năng lượng trong khẩu phần tăng lên thì nhu cầu về axít amin tính theo phần trăm trong khẩu phần cũng tăng lên (Nguyễn Thị Mai, 2007)[13].
- Hàm lượng protein thô trong khẩu phần: Nhu cầu về axít amin tính
theo phần trăm protein thô của khẩu phần sẽ giảm khi hàm lượng protein trong khẩu phần tăng lên. Mối tương quan quan này rất chặt chẽ với lysine và các axít amin chứa lưu huỳnh. Sự tương quan này có thể áp dụng cho các axít amin không thay thế khác. Mối quan hệ này ñược biểu diễn bằng phương trình
Y = 7,23 - 0,131X. Trong ñó:
Y: % Lysine trong khẩu phần. X : % protein thô trong khẩu phần.
- Nhiệt ñộ môi trường: ðối với gà 7 tuần tuổi, nếu ở 21°C lượng nước
tiêu thụ là 0,212 lít thì ở 27°C, 32°C và 38°C lượng nước tiêu thụ tương ứng sẽ là: 0,295; 0,382 và 0,446 lít nước/con/ngày (Robert và cộng sự, 1994)[67].
Stress nhiệt ñã làm thay ñổi cả sức chứa lẫn khả năng tiêu hoá các chất dinh dưỡng của gia cầm.
Robert và cộng sự (1994)[67] cũng cho biết tỷ lệ tiêu hoá các axít amin trong ñiều kiện nhiệt ñộ cao (32°C) thấp hơn ở nhiệt ñộ bình thường (21°C). Mức ñộ giảm tỷ lệ tiêu hoá của các axít amin khác nhau cũng khác nhau.
Tỷ lệ tiêu hoá của lysine ở nhiệt ñộ 21°C là 83% thì ở 31°C là 80%. Tỷ lệ tiêu hoá của methionine ở 21°C là 92% còn ở 31°C là 87%. Tỷ lệ tiêu hoá của Izoleucine tương ứng là 87 và 80%.
- Ảnh hưởng của Vitamin: Nhu cầu axít amin của gia cầm còn chịu ảnh hưởng bởi thành phần các chất dinh dưỡng có trong khẩu phần, nhất là các chất có ñặc tính sinh học cao như vitamin.
+ Vitamin B12 có quan hệ với methionine. Vitamin B12 có trong thành phần coenzim của enzim methiltransferaza. Enzym này chuyển homocysteine thành methionine (Shimada,1984)[77].
+ Mối quan hệ giữa tryptophane và axít nicotinic.
Nếu trong khẩu phần thiếu axít nicotinic sẽ làm tăng nhu cầu về tryptophane. Sở dĩ như vậy là cơ thể gia cầm có thể tổng hợp axít nicotinic từ tryptophane. ðể tổng hợp ñược axít nicotinic phải cần có nhiều tryptophane bởi vì cứ 50-60 phân tử tryptophane mới tổng hợp ñược một phân tử axít nicotinic.
+ Mối quan hệ giữa methionine và choline.
methionine là nguồn cung cấp nhóm methyl cho việc tổng hợp choline.
2.4.3. Vấn ñề cân bằng Axít amin trong khẩu phần ăn cho gia cầm
2.4.3.1. Ý nghĩa của việc cân bằng axít amin trong khẩu phần
Cơ thể con vật chỉ có thể tổng hợp nên protein của nó theo một “mẫu” cân ñối về axít amin, những axít amin nằm ngoài “mẫu” cân ñối sẽ bị ôxy hoá cho năng lượng. Do vậy, khi sử dụng các khẩu phần ñược cân ñối phù hợp với nhu cầu axít amin của gia cầm thì sự sinh trưởng và sức sản xuất cao hơn, hiệu quả lợi dụng protein tốt, do ñó tiết kiệm ñược protein thức ăn. Hơn nữa trạng thaí sinh lý của gia cầm cũng tốt hơn, các quá trình ñồng hoá và dị hoá trong cơ thể diễn ra tích cực hơn. Nhiều kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng hiệu quả sử dụng protein sẽñạt mức tối ña nếu tỷ các axít amin của các protein ñó gần với tỷ lệ giưã các axít amin mà nhu cầu của con vật ñòi hỏi. Hiệu quả này còn phụ thuộc vào
các axít amin thay thế và không thay thế của protein (Harper, 1964)[44]. Khái niệm cân bằng axít amin có ý nghĩa ñặc biệt quan trọng trong cân bằng các chất dinh dưỡng bởi vì:
- Thứ nhất:Tất cả các axít amin cần thiết cho gia cầm ñều ñược lấy từ thức ăn.
- Thứ hai: Ngoại trừ một lượng nhỏ axít amin dùng cho mục ñích ñặc biệt, còn lại tất cả các axít amin ñược dùng chủ yếu ñể tổng hợp protein của cơ thể.
- Thứ ba, và là ñiều quan trọng nhất là không có sự dự trữ các axít amin trong cơ thể. Sự vắng mặt của một axít amin không thay thế trong khẩu phần sẽ ngăn cản việc sử dụng các axít amin khác ñể tổng hợp protein. Khi ñó, các axít amin ñược sử dụng như một nguồn cung cấp năng lượng. ðiều ñó làm giảm tính ngon miệng, giảm sinh trưởng, cân bằng nitơ âm nghiêm trọng tức là mất protein cơ thể (Rose, 1997)[68]. Cân bằng axít amin bị phá vỡ sẽ làm giảm lượng thức ăn thu nhận và khả năng tăng trọng (Herper,1964)[44].
Về phương diện tế bào thì tất cả các axít amin ñều ñược coi là quan trọng, bởi vì tổng hơp protein bao gồm cả việc sử dụng các axít amin thay thế và không thay thế khi sao chép ARN (Shimada,1984)[77]. Ngay trong tế bào, cũng có sự tồn tại nồng ñộ tối ưu các axít amin thay thế. Nếu cung cấp các axít amin thay thế với hàm lượng tối ưu trong khẩu phần ăn sẽ làm giảm sự dị hoá các axít amin không thay thế cho tổng hợp các axít amin thay thế. Thêm vào ñó, nếu tất cả các axít amin ñược cung cấp với cùng tỷ lệ theo nhu cầu thì cơ hội của sự mất cân bằng axít amin sẽ ñược hạn chế tối ña. Trong ñiều kiện như vậy, protein sẽ ñược sử dụng với hiệu quả tốt nhất. Chính vì vậy, nếu cân bằng axít amin trong khẩu phần càng tốt thì nhu cầu protein của gia cầm càng thấp (Bornstein và Lipstein,1975)[33]. Hàm lượng các axít amin không thay
thế và sự cân ñối giữa chúng còn có ảnh hưởng ñến lượng thức ăn thu nhận và do ñó có ảnh hưởng ñến khả năng tăng trọng và thành phần thân thịt.
Nhiều tác giả thí nghiệm trên gà cũng rút ra kết luận nếu tính theo lý thuyết thì ñể tạo một quả trứng gà cần cung cấp 6,3 – 6,7 gam protein tiêu hoá cho tạo trứng và duy trì là 3,3 gam protein tiêu hoá.. Nhưng thực tế ñể tạo ra một quả trứng cần cung cấp tới 10 - 20 gam protein tiêu hoá. Nguyên nhân là mất sự cân ñối axít amin khẩu phần
2.4.3.2. Axít amin giới hạn
* Khái niệm về axít amin giới hạn
Sự tổng hợp protein là quá trình “Tất cả hoặc không có gì”. Nếu bất kỳ một axít amin không thay thế nào cần thiết cho sự tổng hợp protein của cơ thể bị thiêú trong khẩu phần thì protein sẽ không ñược tổng hợp .
Sự thiếu hụt axít amin trong thức ăn và trong khẩu phần ăn thường dược phản ánh ngay ở sự sinh trưởng và sức sản xuất cũng như ở hiệu quả sử dụng thức ăn của gia cầm. Khi ñó thường sự suy giảm sinh trưởng và sức sản xuất tỷ lệ với mức thiếu hụt của axít amin nào thiếu hụt nhiều nhất trong số các axít amin không thay thế của khẩu phần. Người ta gọi các axít amin thiếu trong khẩu phần là axít amin giới hạn hay là yếu tố hạn chế. Như vậy axít amin giới hạn là axít amin mà số lượng của nó thường thiếu so với nhu cầu, từ ñó làm giảm hiệu suất sử dụng protein trong khẩu phần (Shimada, 1984)[77]. Axít amin nào thiếu nhiều nhất và làm giảm hiệu suất lợi dụng protein lớn nhất thì gọi là axít amin giới hạn thứ nhất (yếu tố số 1), và theo cách lý giải như vậy những axít amin tiếp theo ñó, ít thiếu hơn so với nhu cầu và với mức axít amin khác ñược gọi là axít amin giới hạn thứ hai. Không gì giải thích ñược cho khái niệm về axít amin giới hạn tốt hơn sự minh hoạ kinh ñiển qua “lý thuyết thùng gỗ” (Hình 2.3 và 2.4)
Hình 2.3 Mô hình cân bằng axít amin Hình 2.4 Mô hình axít amin giới hạn
Người ta so sánh nhu cầu về các axít amin ñể tổng hợp protein của gia cầm với một thùng gỗ chứa nước ñược ghép bằng các mảnh gỗ mà mỗi mảnh gỗ là một axít amin không thay thế. Nếu tất cả các mảnh gỗ ñều có kích thước ñầy ñủ sẽ tương ứng với việc thoả mãn nhu cầu axít amin của con vật và hiệu quả sử dụng protein ñạt tối ña. Người ta coi thùng nước ñược chứa ñầy tương ứng với hiệu quả sử dụng protein là 100% (Hình 2.3). Trong trường hợp kích thước các mảnh gỗ không như nhau, chỉ cần một mảnh gỗ (1 axít amin không thay thế) (Hình 2.4) bị thiếu hụt thì sức chứa nước trong thùng (hiệu quả sử dụng protein) bị giảm tỷ lệ với mức thiếu hụt của mảnh gỗ nào thiếu nhất. Hình ảnh này tương tự như khi thiếu một axít amin giới hạn.
Với khẩu phần dùng ñỗ tương, khô ñỗ tương là nguồn protein chủ yếu