2.3. SƠ LƯỢC TỈ LỆ TIÊU HÓA TRÊN GIA SÚC NHAI LẠI 2.3.1. Hệ số tiêu hóa biểu kiến
Trong dinh dưỡng gia súc có chỉ tiêu hệ số tiêu hóa hay cịn gọi là tỉ lệ tiêu
hóa. Khi gia súc ăn một lượng thức ăn vào cơ thể phần lớn các chất có thể sử
dụng được hấp thu để đồng hóa. Phần cịn lại khơng được tiêu hóa và hấp thu sẽ thải ra dưới dạng phân.
Dạ cỏ Phân Lipit thức ăn (LCEA) Ruột non Sinh khối VSV Lipit VSV Ruột già Lipid hấp thu LCFA Không tiêu LCFA Không tiêu
Hệ số tiêu hóa là phần trăm phần dinh dưỡng được tiêu hóa hấp thu trong tổng số thức ăn được cơ thể tiêu thụ. Việc tính tỉ lệ tiêu hóa thực sự rất khó khăn. Trong thực tế, người ta chỉ sử dụng hệ số tiêu hóa tương đối hay tỉ lệ tiêu hóa biểu kiến.
2.3.2. Hệ số tiêu hóa thật
Các chất hữu cơ trong phân khơng chỉ là phần khơng tiêu hóa hấp thu trong thức ăn mà còn bao gồm các chất do sản phẩm của quá trình trao đổi chất sinh ra thải theo phân. Một phần các chất dinh dưỡng được hấp thu nhưng không được sử dụng cho quá trình chuyển hóa trong cơ thể gia súc mà được bài thải ra theo nhiều đường khác. Do đó, tỉ lệ tiêu hóa biểu kiến phải được hiệu chỉnh lại, sau đó gọi là hệ số tiêu hóa thật.
2.3.3. Một số phương pháp đánh giá tỉ lệ tiêu hóa
2.3.3.1. Đánh giá chất lượng thức ăn thô bằng tỉ lệ tiêu hóa in vivo
Qui trình và cách tính tốn của nó được trình bày bởi nhiều tác giả khác
nhau và được mô tả chung nhất trong tài liệu của McDonald et al. (2002). Kỹ
thuật xác định tỉ lệ tiêu hóa ở in vivo được áp dụng rộng rãi hiện nay là thu gom toàn bộ lượng thức ăn ăn vào và lượng phân thải ra hàng ngày hoặc sử dụng chất chỉ thị trộn vào thức ăn cho gia súc ăn sau đó xác định nồng độ chất chỉ trong
phân để tính tỉ lệ tiêu hóa. Kỹ thuật ghi nhận và lấy mẫu thức ăn ăn vào và phân
thải ra hằng ngày địi hỏi có nhiều cơng lao động, thời gian và chi phí thức ăn.
Nhưng kỹ thuật này được chấp nhận cao dùng để xác định tỉ lệ tiêu hóa, tính năng lượng trao đổi của thức ăn và được xem như là kỹ thuật nền tảng để đánh
giá các kỹ thuật khác.
2.3.3.2. Đánh giá chất lượng thức ăn thơ bằng tỉ lệ tiêu hóa in vitro
Sự tiêu hóa thức ăn ở gia súc nhai lại có thể phân chia ra làm hai giai đoạn chính là sự tiêu hóa sinh học diễn ra ở dạ cỏ - dạ tổ ong và sự tiêu hóa hóa học diễn ra ở dạ múi khế - ruột non, mặc dù có một phần tiêu hóa xảy ra ở ruột sau
nhưng không đáng kể (Omed el at, 2000). Phỏng theo nguyên lý này, kỹ thuật
là tiêu hóa với hệ VSV dạ cỏ (Tilley and Terry, 1963; Goering and Van Soest,
1970), và giai đoạn tiêu hóa thứ hai là với pepsin (Tilley and Terry, 1963) hoặc
sự tẩy rửa của dung dịch tẩy trung tính (Goering and Van Soest, 1970). Tuy nhiên kỹ thuật này cần sử dụng nhiều loại hóa chất làm nguồn dưỡng chất cho VSV phát triển còn khan hiếm và đắt tiền, đồng thời phải mổ lỗ dò để lấy dịch dạ cỏ làm nguồn VSV. Do vậy kỹ thuật tiêu hóa in vitro truyền thống cần được
nghiên cứu và cải tiến.
2.3.3.3. Đánh giá chất lượng thức ăn thơ bằng sinh khí in vitro
Phương pháp sinh khí in vitro ra đời dựa trên nền tảng của in vitro (Tilley and Terry, 1963), sự tiêu hóa VSV dạ cỏ có thể quan sát được trong điều kiện
ống nghiệm dưới sự tham gia của VSV dạ cỏ trong môi trường nước bọt nhân tạo
của (McDougall, 1948). Kết quả của sự lên men này có thể được quan sát từ thức
ăn còn lại sau khi được tiêu hóa ở phương pháp in vitro của Tilley and Terry (1963) hoặc từ sản phẩm sinh ra của sự tiêu hóa ở phương pháp sinh khí in vitro
của Menke et al. (1979). Mặc dù phương pháp in vitro của Tilley and Terry
(1963) đã được đánh giá và cho thấy có nhiều thuận lợi trong ước lượng thức ăn như ít tốn chi phí, nhanh nhưng nó vẫn có những hạn chế nhất định: 1) yêu cầu
phải có gia súc để cung cấp dịch dạ cỏ; 2) cách đo lường vật chất khơng bị tiêu hóa phức tạp có thể dẫn đến sai số lớn, đặc biệt các loại thức ăn có chứa tannin cao, do tannin có thể tan trong môi trường ủ của in vitro nhưng đây lại là thành phần khơng thể tiêu hóa (Makkar, 2004). Từ những hạn chế trên, El Shaer et al. (1987) đã đề nghị sử dụng phân làm nguồn VSV thay thế cho dịch dạ cỏ trong
phương pháp tiêu hóa in vitro và Menke et al. (1979) giới thiệu phương pháp
sinh khí in vitro, thay thế cho việc đo trọng lượng trong phương pháp in vitro của Tilley and Terry (1963) bằng sự đo lượng khí sinh ra từ sự lên men. Từ đó sinh khí in vitro được ra đời bởi Menke et al. (1979).
Menke et al. (1979) đã phát triển kỹ thuật sinh khí (in vitro gas production)
để đánh giá giá trị dinh dưỡng của các loại thức ăn. Kỹ thuật này phát hiện được
các sai khác nhỏ trong một số loại thức ăn và cho phép lấy mẫu lặp lại thường
Mô tả chung
Nguyên lý hoạt động của sinh khí in vitro cũng tương tự như phương pháp
in vitro của Tilley and Terry (1963). Thức ăn được ủ trong môi trường dịch dạ cỏ
có chất đệm yếm khí ở 39oC, sẽ được tiêu hóa bởi VSV dạ cỏ. Sau khi bắt đầu ủ, thức ăn được tiêu hóa sinh ra các acid béo bay hơi và một lượng khí là CO2, CH4, H2… Axit béo bay hơi giải phóng kích thích chất đệm sinh khí và đo lường được trong hệ thống sinh khí in vitro. Lượng khí sinh ra trong hệ thống sinh khí in vitro có thể được ghi nhận qua một hay nhiều thời điểm khác nhau. Sự sinh khí
này được xem như là sản phẩm hoạt động tiêu hóa thức ăn của VSV dạ cỏ và phản ánh được khả năng tiêu hóa của mỗi loại thức ăn.
Nguyên lý sinh khí
Khi thức ăn được ủ trong môi trường in vitro, sẽ được chuyển thành các axit
béo bay hơi, khí (CO2 và CH4) và tế bào VSV. Trong mơi trường in vitro có chất đệm bicarbonate, khi acid béo bay hơi sinh ra lập tức CO2 được giải phóng để ổn định pH. Như vậy lượng khí sinh ra trong hệ thống sinh khí in vitro bao gồm khí
sinh ra trực tiếp từ sự lên men là CO2, CH4, H2, và khí sinh ra gián tiếp từ sự lên men là CO2. Đối với thức ăn thơ, khoảng 50% khí sinh ra từ chất đệm và phần cịn lại là lượng khí sinh ra trực tiếp từ quá trình lên men (Blümmel and Ørskov,
1993). Còn đối với thức ăn hỗn hợp, khí sinh ra từ chất đệm chiếm khoảng 60% (Getachew et al…, 1998).
Người ta thấy rằng mỗi mmol acid béo bay hơi sinh ra sẽ giải phóng khoảng
0,8 – 1,0 mmol CO2 từ dung dịch đệm và điều này còn phụ thuộc vào hàm lượng phosphate hiện diện trong dung dịch đệm (Beuvick and Spoelstra, 1992; Blümmel
and Ørskov, 1993). Đặc biệt lượng khí sinh ra có mối tương quan cao với acid béo bay hơi và từ đó người ta xem lượng khí sinh ra như là một chỉ thị để đo lường sản phẩm sinh ra từ quá trình lên men trong kỹ thuật sinh khí in vitro
(Blümmel and Ørskov, 1993). Lượng khí sinh ra cịn phụ thuộc vào thành phần
dưỡng chất của thức ăn, thức ăn chứa nhiều carbohydrate có lượng khí sinh ra
cao. Trong khi sự lên men của đạm giải phóng khí chỉ với lượng nhỏ khí sinh ra từ sự lên men chất béo thì khơng đáng kể.
Vai trị của sinh khí in vitro
Phương pháp in vitro sinh khí đã được sử dụng rộng rãi để ước lượng giá trị dinh dưỡng thức ăn. Phương pháp in vitro sinh khí được sử dụng để dự đoán
nhiều chỉ tiêu khác nhau trong đánh giá thức ăn. Menke et al. (1979) lần đầu tiên
đề xuất và sử dụng in vitro sinh khí để dự đốn tỉ lệ tiêu hóa in vivo và năng lượng trao đổi (ME). Gần đây hơn người ta quan tâm nhiều đến hiệu quả sử dụng
thức ăn thô của gia súc. Cho nên kỹ thuật in vitro sinh khí được nghiên cứu để
ứng dụng trong việc xác định động lực tiêu hóa thức ăn với ưu điểm nhanh và
tiện nghi hơn. Tham số quan trọng hơn cả để diễn tả khả năng sử dụng thức ăn là mức tiêu thụ thức ăn, tham số này cũng có thể được dự đốn từ in vitro sinh khí (Getachew et al.., 1998). Phương pháp in vitro sinh khí cịn được dùng để dự đốn các chất kháng dưỡng có trong thức ăn. Dựa vào kết quả lượng khí khí sinh
ra có mối liện hệ rất gần với acid béo bay hơi, người ta thiết lập được phương trình hồi qui để dự đốn acid béo bay hơi trong dạ cỏ. Nhìn chung phương pháp
in vitro sinh khí như là một dụng cụ hữu hiệu để dự đoán các chỉ số dinh dưỡng
của thức ăn gia súc nhai lại, phương pháp này dự đoán được nhiều tham số phản
ánh được giá trị dinh dưỡng thức ăn khác nhau.
2.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến tỉ lệ tiêu hóa
2.3.4.1. Thành phần hóa học của thức ăn
Mức tiêu hóa của một loại thức ăn quan hệ rất lớn với thành phần hóa học của thức ăn. Một loại thức ăn có thành phần hóa học ổn định như lúa mạch, mức tiêu hóa hình như khơng thay đổi nhiều. Các thức ăn xanh và thức ăn ủ chua trong quá trình dự trữ, thành phần hóa học thay đổi luôn đưa đến tỉ lệ tiêu hóa của các dưỡng chất cũng khơng bao giờ nhất định, thành phần xơ thô của thức ăn cũng làm thay đổi tỉ lệ tiêu hóa của thức ăn. Sự ảnh hưởng của xơ thô trên tỉ lệ tiêu hóa rất rõ, cả số lượng và chất lượng của xơ thơ đều có ảnh hưởng trên mức tiêu hóa của thức ăn.
Với những phương pháp phân tích thức ăn hiện đại nhằm phân biệt các thành phần của tế bào và vách tế bào bằng cách xác định NDF và ADF. Những
dưỡng chất hòa tan trong dung dịch thuốc tẩy trung tính (ADF), mức tiêu hóa
thành phần vách tế bào tùy thuộc vào mức độ chất xơ bị lignin hóa.
Chất lượng thức ăn giảm khi lignin trong xơ càng nhiều, xơ càng khó tiêu
hóa, do đó tỉ lệ tiêu hóa giảm, về số lượng, tế bào thực vật càng cứng, khó phá
vỡ, khó tác dụng với enzyme tiêu hóa và tỉ lệ tiêu hóa cũng sẽ giảm.
Tỉ lệ tiêu hóa của protein tùy thuộc hàm lượng protein của thức ăn vì N2 do
trao đổi tiêu hóa trong phân cố định khơng tùy thuộc lượng N2 của thức ăn. Hàm lượng N2 của thức ăn càng lớn thì ảnh hưởng của N2 do trao đổi càng thấp và tỉ lệ
tiêu hóa càng lớn.
2.3.4.2. Kết cấu của khẩu phần thức ăn
Mức tiêu hóa của một thức ăn không những chịu ảnh hưởng trực tiếp của thành phần hóa học của chính nó mà cịn chịu tác động của thành phần hóa học khác của những loại thức ăn khác trong một hỗn hợp thức ăn mà con vật tiêu thụ. Chẳng hạn, tấm cho ăn chung với cỏ khơ sẽ có tỉ lệ tiêu hóa khác với tỷ lệ tiêu
hóa khi cho ăn chung với cỏ ủ chua.
TLTH (tấm + cỏ khô) # TLTH (tấm + cỏ ủ chua)
2.3.4.3. Hình thức chế biến thức ăn
Thức ăn càng thu nhỏ thể tích và càng mềm thì càng tăng tỉ lệ tiêu hóa. Vì thế cắt ngắn, nghiền vỡ, ngăm, nấu, ủ, kiềm hóa đều có tác dụng nâng cao tỉ lệ tiêu hóa của thức ăn. Chế biến bằng nhiệt như: rang, nấu, hấp bằng hơi nước, bức xạ tia sóng ngắn… Có tác dụng gia tăng tỉ lệ tiêu hóa. Hơn nữa khi xử lý bằng nhiệt cịn có tác dụng vơ hoạt các chất ức chế tiêu hóa trong thức ăn và nhờ thế tỉ lệ tiêu hóa được nâng cao.
2.3.4.4. Yếu tố động vật
Mức tiêu hóa thay đổi tùy theo lồi gia súc, giữa các con vật với nhau. Gia súc nhai lại tiêu hóa chất xơ tốt hơn con vật khơng nhai lại. Hệ số tiêu hóa biểu kiến protein của heo cao hơn trâu bị vì sự bài tiết đạm trao đổi trong phân nhỏ
2.3.4.5. Lượng cho ăn
Lượng thức ăn cho ăn càng nhiều thì tốc độ di chuyển của thực hồn trong ống tiêu hóa càng nhanh, ít bị dịch tiêu hóa tác động và do đó tỉ lệ tiêu hóa sẽ thấp.
2.4. GIÁ TRỊ pH VÀ HÀM LƯỢNG CỦA MỘT SỐ CHẤT DINH DƯỠNG TRONG DỊCH DẠ CỎ CÁC LOÀI GIA SÚC NHAI LẠI TRONG DỊCH DẠ CỎ CÁC LOÀI GIA SÚC NHAI LẠI
2.4.1. Giá trị pH, hàm lượng ammonia và axit béo bay hơi của dịch dạ cỏ
Theo Danh Mô và Nguyễn Văn Thu (2009), giá trị pH dịch dạ cỏ 4 lồi nhai
lại (trâu, bị, dê, cừu) thay đổi từ 6,49 – 7,20. Hàm lượng N-NH3 dịch dạ cỏ 4 loài nhai lại trên thay đổi từ: 18,9 – 23,0 mg/100ml. Trong cách truyền thống hàm
lượng đạm phi protein dạng muối amoni (NH4HCO3) cung cấp cho VSV trong
nghiên cứu tiêu hoá thức ăn ở in vitro là 13,5 mgN/100ml (Goering and Van Soest,
1970). Như vậy, trong dịch dạ cỏ có hàm lượng ammonia thoả mãn yêu cầu đạm
phi protein cho VSV phát triển trong nghiên cứu tiêu hoá thức ăn ở in vitro.
Bảng 2.1: Giá trị pH, hàm lượng nitơ từ ammonia và các axit béo bay hơi (Mean ± SE) của dịch dạ cỏ các loài gia súc nhai lại
(Nguồn: Danh Mô và Nguyễn Văn Thu, 2009)
Ghi chú: tổng axit béo bay hơi = axit acetic + axit propionic + axit butyric
Hàm lượng axit acetic dịch dạ cỏ 4 lồi nhai lại (trâu, bị, dê, cừu) thay đổi từ:
62,2 – 65,7 mM. Hàm lượng axit propionic dịch dạ cỏ 4 loài nhai lại trên thay đổi từ: 12,4 – 14,9 mM và axit butyric thay đổi từ: 3,9 – 5,6 mM. Các axit propionic và butyric cung cấp năng lượng cao hơn axit acetic, nhưng có hàm lượng thấp hơn.
Hàm lượng tổng axit béo bay hơi ở 4 loài này là thay đổi từ 81,3 – 82,7 mM. Các axit béo bay hơi được xem như là nguồn năng lượng khởi động cho VSV dạ cỏ
Chỉ tiêu Trâu Bò Dê Cừu
Giá trị pH 7,20 ± 0,277 7,14 ± 0,246 6,49 ± 0,414 6,80 ± 0,252
Nitơ từ ammonia (mg/100ml) 23,0 ± 1,52 22,0 ± 1,13 18,9 ± 1,28 22,8 ± 1,62
Tổng axit béo bay hơi (mM) 82,7 ± 2,93 81,8 ± 1,41 81,3 ± 4,57 82,5 ± 4,89
Axit acetic (mM) 62,2 ± 3,56 62,8 ± 1,13 65,0 ± 1,87 65,7 ± 3,06
Axit propionic (mM) 14,9 ± 0,762 13,9 ± 0,250 12,4 ± 0,117 12,6 ± 0,318
phát triển trong nghiên cứu tiêu hoá thức ăn ở in vitro (Hungate, 1960; Bergman,
1990).
Giá trị pH và hàm lượng tổng axit béo bay hơi trong nghiên cứu của Danh Mô và Nguyễn Văn Thu (2009) tương đương với các kết quả của Wanapat and cs. (2000); Alcaid and cs. (2000). Hàm lượng N-NH3 của dịch dạ cỏ trâu, bò, dê và cừu cũng tương đương với các kết quả của Wanapat and cs (2000); Phengvilaysouk and Kaensombath (2006); Kusmartono (2007).
2.4.2. Hàm lượng khoáng của dịch dạ cỏ
Hàm lượng Ca, P, S, Mg và Fe của dịch dạ cỏ 4 lồi nhai lại (trâu, bị, dê, cừu) là: 0,09 – 0,22; 0,35 – 0,79; 0,08 – 0,10; 0,07 – 0,09 và 0,004 – 0,007 g/lít (Danh Mơ và Nguyễn Văn Thu, 2009). Các giá trị này cũng phù hợp với kết quả khảo sát của Emanuele and Staples (1994), có hàm lượng Ca và Mg trong dịch dạ cỏ ở mức: 0,15 và 0,10 g/lít. Các nghiên cứu khác còn cho thấy trong dịch dạ cỏ còn có hiện diện các loại khoáng khác như: đồng (Cu), molypđen (Mo), kẽm
(Zn), mangan (Mn) và coban (Co) (Vaneys and Reid, 1987; Emanuele and
Staples, 1994). Các loại khoáng Ca, P, S, Mg, Fe, Cu, Mo, Zn, Mn và Co đã được
chứng minh là cần thiết cho VSV dạ cỏ phát triển (Durand and Komisarczuk,
1988). Hàm lượng Ca, P, S, Mg và Fe trong môi trường dưỡng chất của kỹ thuật