Chúng tơi đã tự hỏi, chúng tơi có thể đi với tinh bột thuỷ phân xa đến đâu, liệu chúng tơi cũng có thể thay thế một phần mỡ hay khơng? Vâng, chúng tơi có thể, nhưng có một giới hạn (2). Trong Bảng 5.10, có thể thấy rằng chúng tôi đã bắt
đầu với tỷ lệ tinh bột thấp bằng 17% năng lượng trao đổi hoặc năng lượng tiêu
hoá, tương đương với năng lượng của lactose trong sữa cừu. Chúng tơi sau đó tăng dần lượng tinh bột và dừng lại khi đạt 41% năng lượng thô, hay khoảng 50% khối lượng của sữa khô thay thế, chúng tơi đã vượt q khả năng tiêu hố tinh bột của cừu chưa. Có thể thấy rõ là chúng tơi đã vượt quá khả năng tiêu hoá tinh bột của cừu: giá trị pH của phân thấp đi, khả năng sản xuất của cừu giảm, và một số cừu bắt đầu ỉa chảy nặng. Tuy nhiên, tinh bột chiếm tới 25% tổng năng lượng hoặc
33% chất khơ thì khơng có vấn đề gì, như vậy khơng chỉ lactose mà thậm chí một số mỡ có thể thay thế bằng tinh bột thuỷ phân.
Bảng 5.10. Ảnh hưởng của thay thế một phần mỡ bằng tinh bột thuỷ phân trong sữa thay thế cho cừu (2).
% tinh bột của tổng năng lượng 17 25 33 41
% mỡ của tổng năng lượng 55 47 39 31
Tăng trọng 0-15 ngày 158 148 147 103
Tăng trọng 16-33 ngày 219 204 204 185
Kg DM/kg tăng trọng 0-15 ngày 1,09 1,07 1,20 1,76
Kg DM/kg tăng trọng 16-33 ngày 0,97 1,09 1,15 1,27
pH của phân Tuần 5 8,5 8,5 6,0 4,8
Câu hỏi tiếp theo là: chúng ta có thể thay thế hoàn toàn các thành phần sữa bằng các thành phần không phải sữa? Điều này rất hấp dẫn. Chúng tơi bỏ sữa hồn tồn và làm sữa thay thế từ FPH (bột cá thủy phân), mỡ lợn, dầu dừa và tinh bột thuỷ phân và thấy năng sản xuất của cừu tương tự như với sữa thay thế làm từ casein, lactose và mỡ sữa (3). (Bảng 5.11).
Bảng 5.11. Ảnh hưởng của việc thay thế lactose, mỡ sữa và casein bằng tinh bột thuỷ phân, mỡ lợn, dầu dừa và protein bột cá thuỷ phân cho cừu nuôi nhân tạo
trong 33 ngày.
Nguồn protein Casein Casein Casein Protein bột
cá
Nguồn mỡ Bơ Bơ Mỡ lợn và dầu
dừa Mỡ lợn và dầu dừa Nguồn carbonhydrate Lactose Tinh bột Tinh bột Tinh bột
Tăng trọng (g/ngày) 177 183 154 170
Tỷ lệ chuyển hoá thức ăn 1,02 1,06 1,08 1,00
Tỷ lệ tiêu hoá %
Vật chất khô 97,8 96,4 96,4 95,4 Nitrogen 96,4 94,9 94,4 93,6
Mỡ 98,9 98,3 98,2 97,7
Tinh bột - 99,8 99,8 99,9
Tăng trọng và tỷ lệ tiêu hoá của các thành phần tương tự cho tất cả các khẩu phần.
Như vậy chúng ta có thể thay thế hồn tồn các thành phần sữa bằng các thành phần không phải sữa. Cuối cùng chúng tơi muốn thay đổi nguồn protein (3). Chúng ta có thể sử dụng men (Toprina) để thay thế casein không? Ở đây rõ ràng
chúng tôi đã gặp vấn đề (Bảng 5.12). Khả năng sản xuất của cừu giảm một cách tuyến tính khi casein đợc thay thế bằng men protein.
Bảng 5.12. Ảnh hưởng của hay thế casein bàng men (Toprina) trong sữa thay thế cho cừu cai sữa sớm trong 33 ngày.
% Casein 100 67 33 0
% Men 0 33 67 100
Tăng trọng g/ngày 130 127 98 89
Chuyển hoá thức ăn 1,26 1,27 1,57 1,58
Tỷ lệ tiêu hoá của protein % 94,6 90,6 86,9 79,5 Dường như nuôi cừu nhân tạo không kinh tế, chúng tôi đã học được điều đó
từ sự mạo hiểm. Hussein Soliman là người chăn nuôi tuyệt vời và luận văn nghiên cứu sinh của anh ta dựa trên công việc này. Chúng tôi nghĩ điều quan trọng là cừu
đợc cho ăn 3 giờ một lần với một lượng nhỏ do đó q trình vón cục làm trì hỗn
sự dịch chuyển của các chất dinh dưỡng vào tá tràng được khắc phục bằng cách cho ăn thờng xuyên. Chúng tơi khơng mất một con cừu nào trong các thí nghiệm do đó khi kết thúc thí nghiệm cừu mạnh khoẻ và được cai sữa chỉ với thức ăn khô.
Tài liệu tham khảo cho phần 5.2
1. Soliman, H. and Ørskov, E.R. 1976. utilization of fish protein hydrolysate for artificial rearing of lambs. Proc. Nutr. Soc. 35, 91A-92A.
2. Soliman, H., Ørskov, E.R., Atkinson, T. and Smart, R.I. 1979. Utilization of partially hydrolysed starch in milk replacers by newborn lambs. J. Agric. Sci., Camb. 92, 343-349.
3. Soliman, H., Ørskov, E.R. and Mackie, I. 1979. Utilization of fish protein hydrolysates in milk substitutes for lambs. J. Agric. Sci., Camb. 93, 37-46.
Hướng nghiên cứu 5. Bảo vệ protein khỏi sự phân giải dạ cỏ Hướng nghiên cứu 5.3. Bảo vệ protein khỏi sự phân giải trong dạ cỏ
Sau khi thiết lập được kỹ thuật nylon bag là phương pháp ước đoán tỷ lệ
phân giải protein trong dạ cỏ, chúng tôi hăng hái thử nghiệm càng nhiều càng tốt các thức ăn protein bao gồm cả men protein Toprina mới của BP như đã đề cập
trước đó. Chúng tơi sớm xác định được rằng protein trong bột cá có tỷ lệ phân giải tương đối thấp nhưng tỷ lệ phân giải lại bị ảnh hưởng nhiều bởi các điều kiện chế biến (1). Chúng tôi cũng quan sát thấy rằng bột máu hầu như không bị phân giải. Sau khi đã suy xét các lý do tại sao bột máu hầu như không bị phân giải tơi cảm thấy rằng tơi có thể sử dụng máu gia súc để bao xung quanh các nguồn protein khác nhằm bảo vệ chúng! Tôi nhờ Colin Fraser lấy mẫu máu từ lợn và phun chúng vào bột đậu tương và làm khô. Việc phun này hồn tồn thành cơng (1). Đây là kết quả của thí nghiệm tiếp theo (Bảng 5.13)(1).
Bảng 5.13. Ảnh hưởng của máu khô bảo vệ thức ăn giầu protein đến N mất đi của mẫu ủ trong túi nylon ở dạ cỏ.
Thời gian ủ trong
dạ cỏ 4 h Bột cá 8 h 4 h Bột lạc 8h
Bột máu (lít/kg) Nitơ mất đi (%)
0,0 56,5 65,0 64,0 78,0 0,25 35,5 48,2 37,6 49,6 0,50 23,9 31,5 22,6 28,3 1,00 24,4 28,5 16,3 22,5 1,50 19,9 26,4 11,9 16,5 3,00 11,2 14,5 8,9 13,6
Protein thưc ăn đã được bảo vệ. Khi tơi trình bày kết quả với ngài Kenneth Blaxter, ơng rất thích thú và đề nghị cấp bằng sáng chế. Ông mời các vị lãnh đạo và quan chức của Cục sáng chế tới và thuyết phục họ về bằng sáng chế. Tôi thấy nghiên cứu này không phải là công việc của tôi nữa! Chúng tơi làm thêm các thí nghiệm chi tiết nữa nhằm thoả mãn yêu cầu của Cục sáng chế, nhưng cuối cùng chẳng có bằng sáng chế nào cả! Tơi làm thêm một số thí nghiệm nữa. Tơi nhận
được một số protein từ sữa: whey từ Đan Mạch và tôi cũng thử nghiệm lòng trắng
trứng để xem việc bảo vệ protein có phải là do albumin hay khơng, và quả đúng là như vậy.
Vài năm sau đó, thực tế rất gần đây vào năm 1998, chúng tôi lại một lần
nữa phải giải quyết vấn đề bằng một cách rất hấp dẫn. Castro (2) đã phát triển
phương pháp dùng hơi nước xử lý rơm lúa mạch và phát triển một phương pháp tách hemicellulose, cellulose và lignin. Lignin rất tinh khiết và ở đây chúng tôi bắt
nghiên cứu sinh tiến sỹ Zahidifar (3). Chúng ta đã biết tannin sẽ làm kết tủa protein và đơi khi protein bị kết tủa có thể bị phân giải ở pH dạ cỏ thấp. Bởi vì
lignin có chứa các thành phần axít phenolic tương tự như tannin, nên lignin có thể bảo vệ protein chăng? Dúng vậy lignin có thể bảo vệ protein bằng cách rất thân thiện với môi trường. Protein bị kết tủa bởi lignin bị phân giải ở pH thấp trong dạ múi khế.
Bảng 5.14. Ảnh hưởng của việc lignin thuỷ phân đến sinh khi in vitro, nồng độ iso axít (C4-C5) và ammonia sau 48 giờ ủ.
Lignin thuỷ phân Khí sinh ra+
(ml)+ (mM/lit)* Iso axít Ammonia (mg/lit)
0 44,3 3,8 330 100 44,9 2,3 190 200 44,5 1,7 149 400 43,1 1,5 101 + cỏ khô * casein và bột cellulose
Một vài kết quả được trình bày trong bảng 5.14. Có thể thấy rằng lignin
không ức chế hoạt động của vi sinh vật vì khơng thấy có thay đổi tổng lượng khí
sinh ra, nhưng protein đã được bảo vệ: nồng độ ammonia giảm, nồng độ iso axít
cũng giảm. nồng độ iso axít là chỉ thị về q trình lên men của protein.
Sử dụng một phế phẩm như lignin để bảo vệ protein rất hấp dẫn và không bị phản đối vì có hại cho sức khoẻ và môi trường như trường hợp của
formaldehyde,
Tài liệu tham khảo cho phần 5.3
1. Ørskov, E.R., Mills, C.F. and Robinson, J.J. 1980. The use of whole blood for the protection of organic materials from degradation in the rumen. Proc. Nutr. Soc. 39, 60A.
2. Castro, F.B., Hotten, P.M. and Ørskov, E.R. 1993. The potential of dilute axít hydrolysis as a treatment of improving the nutritional quality of industrial lignocellulosic by-product. Anim. Fd. Sci. and Tech. 42, 39-53. 3. Zahidifar, M., Castro, F.B. and Ørskov, E.R. 2001. effect of hydrolytic
lignin on formation of protein lignin complexes and protein degradation by rumen microbes. Anim. Fd. Sci. and Tech. (in press).
Hướng nghiên cứu 6. Tiêu hoá tinh bột, đường (glucose) và sucrose Hướng nghiên cứu 6.1. Tiêu hoá carbonhydrate sau dạ cỏ
Như tôi đã đề cập trước đây, trong khi tôi làm việc ở Mỹ tôi bắt đầu quan
tâm đến việc tìm hiểu xem ở đâu trong đường tiêu hoá các khẩu phần khác nhau đang được tiêu hoá. Ước đoán mức lên men dạ cỏ từ hố học lượng pháp ln
ln cho thấy lên men dạ cỏ thấp hơn mức mong đợi. Hơn nữa, các nhà khoa học Hoa kỳ đã báo cáo rằng các giá trị về tinh bột thoát qua ở dạ cỏ cao hơn. Tôi muốn theo đuổi hướng nghiên cứu này và ở đây sự hợp tác của Bộ môn sinh lý của Viện với tiến sĩ Robin Kay đã rất thành cơng. Ơng lắp các canule ở dạ cỏ, dạ múi khế và cuối hồi tràng cừu lần đầu tôi tin là thế, và tháo ra khi chúng tôi đi. Ở thí nghiệm
đầu tiên chúng tơi chỉ đơn giản muốn xem liệu cho ăn lúa mạch đã cán dẹp (lúa
mạch “rolled” là lúa mạch khơ, sau đó ép hay cán mỏng ra) hoặc hỗn hợp lúa mạch “rolled” và cỏ khơ có quan trọng khơng trong việc xác định mức lên men trong dạ cỏ. Các kết quả từ nghiên cứu cân bằng lên men cho thấy rằng điều đó là có thể (1). Bảng 6.1 là kết quả quan sát lượng tinh bột đi vào dạ múi khế và đoạn cuối hồi tràng (2).
Bảng 6.1. Ảnh hưởng mức nuôi dưỡng và tỷ lệ cỏ khô/lúa mạch đến vị trí tiêu hố tinh bột.
Khẩu phần Tinh bột ăn vào (% khẩu phần) Dạ múi khế Đoạn cuối hồi tràng
100% lúa mạch ăn tự do 6,8 1,4
lúa mạch ăn tự do 70% 4,4 1,6
60% lúa mạch + 40% cỏ khô ăn tự do 12,8 5,1
lúa mạch ăn tự do 70% 7,7 4,3
Phần lớn tinh bột biến mất khỏi dạ cỏ. Mức ni dưỡng chỉ có ảnh hưởng nhỏ đến sự mất đi của tinh bột ở dạ cỏ và nhiều tinh bột từ lúa mạch thoát qua sự
phân giải ở dạ cỏ khi lúa mạch được trộn với thức ăn thô. Tôi đã mong đợi các ảnh hưởng ngược lại, vì thế tơi đã khơng tìm thấy ở đây sự xác nhận các tính tốn của tơi về cân bằng lên men. Bên cạnh đó, lượng tinh bột thốt khỏi sự lên men dạ cỏ thấp hơn nhiều so với các giá trị được các nhà khoa học Hoa Kỳ báo cáo. Lúc bấy giờ chúng tôi đã biết rằng khi có thức ăn kích thước dài và ngắn trong dạ cỏ, thức
ăn kích thước dài trong dạ cỏ có khuynh hướng làm tăng sự thốt ra khỏi dạ cỏ của
thức ăn kích thước nhỏ. Tinh bột thốt qua từ dạ cỏ phần lớn biến mất trong ruột non. Tôi cũng muốn biết phải chăng tinh bột ở ngô bị đập vỡ ra được sử dụng
trong các thí nghiệm cúa các nghiên cứu tại Hoa Kỳ được tiêu hố theo một cách khác với tiêu hóa tinh bột ở lúa mạch “rolled”; và tôi cũng muốn biết việc chế biến ngô sẽ ảnh hưởng nào không (xem Bảng 6.2).
Bảng 6.2. Ảnh hưởng của khẩu phần và chế biến đến tỷ lệ tinh bột khẩu phần đén
được dạ múi khế của cừu.
Khẩu phần Tinh bột đi tới dạ múi khế (%)
Lúa mạch “rolled” 6,2
Ngô nghiền và dát mỏng 5,4
Ngô nghiền 12,1 Ngô mảnh (ngô đập vỡ) 14,2
Rõ ràng khẩu phần và q trình chế biến có ảnh hưởng. Nhiều tinh bột ở
ngơ thốt qua phân giải dạ cỏ hơn tinh bột ở lúa mạch trừ khi ngô đã được sử lý
hơi nước và dát mỏng (ngô nghiền và dát mỏng).
Chúng tôi tiến hành thêm thí nghiệm nữa với ngơ để xem cho thêm muối trong khẩu phần có ảnh hưởng gì đến sự thốt ra khỏi dạ cỏ của tinh bột. Chúng tôi so sánh 3 khẩu phần, lúa mạch, ngô mảnh, và ngô mảnh với 2% muối ở trong
một thiết kế thí nghiệm ô vuông La tinh 3x3 (3). Muối không ảnh hưởng đến sự
thoát ra khỏi dạ cỏ của tinh bột; phần trăm tinh bột thoát qua phân giải dạ cỏ là 8,8 với lúa mạch và 23% với ngô, kết quả này lớn hơn so với kết quả trước đó nhưng là do có một cừu cho kết quả khác thường. Ở cừu này 42% tinh bột thoát qua phân giải dạ cỏ trong khi ở cừu khác chỉ có 7% thốt qua. Điều này dĩ nhiên đã có ảnh hưởng rõ rệt đến tổng số tinh bột được tiêu hoá ở ruột non, 324 g ở một cừu và
21g ở cừu khác. Ở một cừu đã thấy 78g tinh bột đi tới đoạn cuối của hồi tràng,
trong đó 57 g mất đi ở ruột già, phần còn lại được đào thải qua phân; ở cừu khác khơng có tinh bột đi đoạn cuối của hồi tràng. Tơi sẽ thảo luận việc ứng dụng q
trình lên men ở ruột già trong phần tiếp theo.
Chúng tôi sau đó đặt câu hỏi khả năng tiêu hố tinh bột ở ruột non của cừu ra sao và enzyme nào đang hạn chế tiêu hoá tinh bột ở ruột non? Câu hỏi này là
nội dung của luận án thạc sĩ của Bob Mayes (4).
Cừu ở các lứa tuổi khác nhau và cừu trưởng thành được đưa vào thí
nghiệm. Một tinh bột lỏng đã hồ hóa được bơm vào cannula dạ múi khế với mức
trung bình khoảng 300g/ngày. Trong số 300g đó, 150 đến 200g biến mất trong ruột non cho thấy cừu 40 kg có khả năng tiêu hóa khoảng 200g tinh bột/. Tuổi có ít hoặc khơng có ảnh hưởng đến tiêu hóa tinh bột và khơng có dấu hiệu thích nghi từ 10 ngày đầu đến 10 ngày cuối của 28 ngày thí nghiệm. Điều có lẽ thú vị nhất là
thành phần alfa-glucoside của carbonhydrate đi tới đoạn cuối hồi tràng; xem bảng 6.3 (4).
Bảng 6.3. Phân bố các phần glucose trong tổng số alfa-glucoside trong dịch hồi tràng g/kg.
Glucose Maltose Maltotriose Maltotetrose Oligosaccharides cao phân tử hơn Tinh bột
Các kết quả này cho thấy: rất ít alfa-glucose từ tinh bột hồ hóa có măt như là đại diện của tinh bột tại đoạn cuối hồi tràng; trong khi các loại saccharide mạch ngắn lại có mặt ở đây; và amylase có thể khơng chỉ là nhân tố duy nhất hạn chế
tiêu hoá tinh bột đã hồ hóa trong ruột non. Có quan hệ tuyến tính trực tiếp giữa pH hồi tràng và nồng độ alfa-glucoside cho thấy một vài thành phần của tinh bột bị
lên men trong đoạn cuối hồi tràng. Nếu sử dụng tinh bột thơ (chưa hồ hóa), hầu như chắc chắn tinh bột sẽ được tiêu hóa ít hơn ở đoạn ruột này.
Như vậy, dường như khả năng tiêu hoá tinh bột trong ruột non của cừu khá hạn chế. Một hạn chế nữa của ruột non ở cừu là khả năng hấp thu glucose. Chúng tôi đã nghiên cứu khả năng này bằng cách liên tục đưa glucose vào dạ múi khế với số lượng tăng từ 0 đến 500g/ngày ở cừu nặng khoảng 50kg. Khi hơn 300g glucose
đưa vào mỗi ngày, glucose bắt đầu xuất hiện ở ruột già và khi hơn 400g/ngày được đưa vào, glucose bắt đầu xuất hiện trong phân. Việc liên tục đưa glucose vào được