Bên cạnh tinh bột, chất béo và protein thì chất xơ là một trong bốn chất dinh dưỡng quan trọng cung cấp năng lượng cho gia súc dạ dày đơn như lợn.
2.3.1. Đặc điểm dinh dưỡng của một số nguồn phụ phẩm công nông nghiệp ở Việt Nam
Ở Việt Nam, thức ăn công nghiệp đáp ứng 30-35% tổng lượng thức ăn yêu cầu cho chăn nuôi lợn trong cả nước và còn lại 65-70% được cung cấp bởi thức ăn phối trộn sử dụng nguồn thức ăn có sẵn tại địa phương (Kopinski và cộng sự, 2011) [32]. Tuy nhiên, các nguồn thức ăn có sẵn và các phụ phế phẩm khác thường có giá trị dinh dưỡng thấp. Vì vậy, chúng rất quan trọng cho ngành chăn nuôi lợn công nghiệp ở Việt Nam để tìm cách cải thiện việc sử dụng các khẩu phần xơ có tỷ lệ tiêu hóa cao để nâng cao hiệu quả chăn nuôi.
Lúa là cây trồng quan trọng nhất tại Việt Nam, với khoảng 7,5 triệu ha diện tích gieo trồng và 40 triệu tấn gạo sản xuất trong năm 2010 (GSO, 2011) [11].
Cám gạo là phụ phẩm quan trọng nhất của chế biến thóc lúa. Nó có sẵn trong khu vực nông thôn của Việt Nam, nơi phương thức chăn nuôi lợn nông hộ chiếm ưu thế. Cám gạo là một nguồn vitamin B rất tốt và rất ngon miệng cho gia súc.
Đối với lợn, nó được khuyến khích nhưng cũng không nên vượt quá 20-30%
trong khẩu phần để tránh thịt mềm và trong những tuần cuối cùng vỗ béo, tỷ lệ cám gạo nên sử dụng là thấp hơn (Trujillo, 2009) [57]. Cám gạo thường được pha trộn với vỏ trấu, dẫn đến tỷ lệ xơ thô (CF) thay đổi khác nhau, 7-25%
(NIAH, 2001) [49].
Ở Việt Nam, sắn là cây trồng quan trọng thứ hai sau lúa, với khoảng 496.200 ha trồng và sản xuất sắn khoảng 8,5 triệu tấn trong năm 2010 (GSO, 2011) [11]. Bả sắn là các sản phẩm phụ từ quá trình chế biến củ sắn và chiếm khoảng 45% khối lượng sắn (Van và cộng sự, 2008). Củ sắn được chế biến lấy tinh bột ở cả quy mô lớn (nhà máy) và quy mô nhỏ (hộ gia đình). Việc sử dụng bã sắn để chế biến thức ăn gia súc để góp phần phát triển nông nghiệp bền vững do sự giảm ô nhiễm từ sự phân hủy của bả sắn với độ ẩm cao (80%). Phụ phẩm từ sắn có hàm lượng chất xơ cao (160-200g CF/kg DM) và mức năng lượng trao đổi 11,7 MJ/kg DM (NIAH, 2001) [11]. Do giá trị mức năng lượng tương đối
cao, bã sắn cũng được sử dụng trong thức ăn chăn nuôi công nghiệp để giảm chi phí thức ăn.
Đậu nành chứa 160 - 210g dầu/ kg và sau khi ép dầu các phụ phẩm có hàm lượng dầu khoảng 10g/kg DM (McDonald và cộng sự, 2002) [41]. Bột khô đậu nành (SBM) là một nguồn quan trọng protein và năng lượng cho gia súc. Protein có chứa tất cả các axit amin thiết yếu nhưng nồng độ của cystine và methionine là tối ưu cho lợn thịt. Tuy nhiên, SBM có chứa một số chất độc hại, kích thích và chất ức chế, bao gồm cả các yếu tố gây dị ứng, goitrogenic và chống đông máu. Đặc biệt quan trọng trong dinh dưỡng là những chất ức chế protease (anti- trypsin và anti-chymotrypsin). Vì vậy, để tăng giá trị dinh dưỡng protein, những chất kháng dinh dưỡng phải được loại bỏ. Các chất ức chế trypsin hạn chế tiêu hóa protein, mà kết quả làm giảm hàm lượng các axit amin tự do, và sự có mặt của anti-trysin đặc trưng bởi phì đại của tuyến tụy do kích thích tăng sự bài tiết.
Như phương pháp xử lý nhiệt (rang) áp dụng trong chế biến đã có khả năng phá hủy các chất ức chế trypsin và các yếu tố khác kháng dinh dưỡng như lectin (hemagglutinins). Lectin phát huy tác dụng ức chế của chúng bằng cách gắn vào các tế bào biểu mô nhung mao ruột, phá vỡ biên giới bàn chải và làm giảm hiệu quả hấp thu của các chất dinh dưỡng (McDonald và cộng sự 2002) [41]. Bột đậu nành có thêm DL-methionine tương đương với bột cá chất lượng cao và có thể có tối đa 250 kg/tấn thức ăn cho lợn (McDonald và cộng sự, 2002) [41].
Bã đậu phụ là sản phẩm phụ từ chế biến đậu nành. Bã đậu là loại thức ăn có giá thành thấp và có giá trị dinh dưỡng (hơn 200 CP g/kg DM; NIAH, 2001) [11] cho gia súc, phổ biến và có sẵn ở nhiều nước châu Á. Mặc dù bột đậu nành được sử dụng phổ biến cho gia súc, nó là khá tốn kém, và do đó một lựa chọn rẻ hơn nhiều để thay thế là sử dụng bã đậu phụ (TFR) từ ngành công nghiệp thực phẩm địa phương.
2.3.2. Chất xơ, định nghĩa và phân loại
Xơ theo y học. Ngày 13 tháng 2 năm 2014, tại kỳ họp thứ 28 của CCNFSDU tại Thái Lan, hai định nghĩa về chất xơ trong bữa ăn hằng ngày đã được ra thảo luận. Theo Codex, chất xơ bao gồm các đa phân tử carbohydrate có tự nhiên trong thực phẩm được ăn vào, hay thu được từ thức ăn nhờ biện pháp vật lý, lên men hoặc hoá học cũng như được tổng hợp. Trong khi đó, định nghĩa mà tổ chức Nông lương thế giới (FAO) và tổ chức Y Tế thế giới (WHO) đưa ra tại kỳ họp chỉ giới hạn các chất xơ trong thức ăn hằng ngày là các polysaccharide có trong màng tế bào thực vật mà thôi.
Theo IADSA, định nghĩa của FAO và WHO đã đưa chất xơ không bao
gồm những phụ gia và những thành phần thức ăn mới, có tác dụng tốt đối với dinh dưỡng và sinh lý.
Nhà nghiên cứu, người tiêu dùng, người quản lý và nhà sản xuất quan tâm đến tác dụng sinh lý của sợi xơ như làm giảm thời gian vận chuyển thức ăn trong ruột, làm tăng khối lượng phân, làm giảm lượng cholesterol huyết, lên men nhờ vi khuẩn chỉ ở ruột (thực phẩm prebiotic) và làm giảm lượng đường huyết, giảm inulin sau bữa ăn.
Cũng theo IADSA, định nghĩa về sợi xơ và các phương pháp phân tích sợi xơ liên quan chặt chẽ với nhau. Các phương pháp phân tích của AOAC được thực hiện đối với nhiều loại xơ. Phương pháp này được toàn thế giới coi là cách tốt nhất để định lượng nhiều loại xơ trong thức ăn và các nghiên cứu cơ sở về chất xơ trong thức ăn, các nghiên cứu về dinh dưỡng xơ. Còn phương pháp NSP (non-starch polysaccharide) mà FAO và WHO khuyến khích dùng thì phức tạp và không phân tích được nhiều thành phần của thức ăn có tác dụng quan trọng về dinh dưỡng và sinh lý. Bởi vậy, IADSA tán thành định nghĩa về sợi xơ trong thức ăn của Codex và ủng hộ việc tiếp tục nghiên cứu các đa phân tử carbohydrate có tác dụng tốt.
Đối với chăn nuôi. Theo Bach Knudsen (1997) [14]; Theander và cộng sự (1995) [55], NSP và lignin được định nghĩa là một phần của xơ khẩu phần (DF - Dietary Fibre) trong thức ăn chăn nuôi và thực phẩm và chúng có thể được sử dụng để xác định mức xơ.
Thành phần chính của NSP là cellulose, pectin, β-glucan, pentosan và xylan (Souffant, 2001) [53], chúng khác nhau về chủng loại, số lượng và thứ tự sắp xếp của các monosaccharide, các mối liên kết giữa monosaccharide và sự có mặt của những mạch nhánh.
NSP bao gồm cả phần xơ tan và phần xơ không tan (Bach Knudsen, 1997) [14] khi chúng được xác định bằng phương pháp tách và phân tích thành phần hoá học. Lignin không phải là một carbohydrate, nhưng gồm nhánh phụ của poly-phenol liên kết yếu với polysaccharide thành tế bào (Iiyama và cộng sự, 1994) [30], do đó, lignin cũng bao gồm trong DF.
Đối với động vật dạ dày đơn nói chung và đối với lợn, những tính chất lý hoá học của thức ăn có ảnh hưởng rất quan trọng đến quá trình tiêu hoá của con vật, được đặc trưng bởi độ nhớt (viscocity), khả năng trương nở, độ tan, khả năng giữ nước (WHC– water holding capacity) và khả năng liên kết với nước
(WBC- water bounding capacity). Cụm từ WHC và WBC được sử dụng với ý nghĩa khác nhau trong các tài liệu trước đây nhưng về ý nghĩa cả hai đều phản ánh khả năng liên với nước của các chất xơ. Theo như nghiên cứu của Kunzek và cộng sự (1999) [33], khả năng liên kết nước được định nghĩa là khả năng một mẫu thức ăn liên kết với nước khi tiếp xúc với 1 tác động bên ngoài, còn WHC được định nghĩa là khả năng giữ nước khi có thức ăn và dưới áp lực của không khí. Đã có những phương pháp định lượng WHC như phương pháp ly tâm, túi lọc máu và phương pháp lọc (Elhardallou & Walker, 1993) [26] mang về những kết quả khác nhau. Do đó, rất khó để có thể so sánh trực tiếp về các trị số của WHC thu được trong các nghiên cứu khác nhau.
Gia súc dạ dày kép có tỷ lệ tiêu hoá chất xơ cao hơn so với dạ dày đơn.
Ngoài sự khác nhau về dạ dày, sự khác nhau về dung tích ruột già được cho là một phần nguyên nhân đưa đến sự khác nhau này. Lợn sơ sinh chưa có khả năng tiêu hoá xơ nhưng khi trưởng thành số lượng vi sinh vật trong ống tiêu hoá càng nhiều nên khả năng tiêu hoá chất xơ cũng tăng lên. Kết quả nhiều nghiên cứ cho thấy rằng khi tăng lên 1% hàm lượng xơ trên mức tối ưu trong thức ăn ở bò thì TLTH chất hữu cơ giảm 0,88%, ở ngựa giảm 1,28% và ở lợn giảm 2,33%.
Bảng 2.3. Tỷ lệ khả năng tiêu hoá chất xơ của một số loài gia súc Loài Nơi được tiêu hoá % xơ thô tiêu hoá
Nhai lại Dạ cỏ 50-90
Ngựa Manh tràng 13-40
Heo Manh tràng 3-25
Thỏ Manh tràng 65-78
Chuột Manh tràng 34-46
Chó Manh tràng 10-30
Gà Manh tràng 20-30
(Nguồn: Dương Thanh Liêm và ctv, 2006) [6]
2.3.3. Ảnh hưởng của chất xơ đối với lợn
Thức ăn thô chứa nhiều chất xơ. Thành phần xơ của thực vật gồm có cellulose, hemicellulose, lignin và pectin. Trong đó, cellulose và hemicellulose chiếm nhiều nhất. Khi hàm lượng cellulose trong khẩu phần vượt quá một mức độ nhất định sẽ làm giảm TLTH.
Pectin, β- glucan và các thành phần khác của xơ khẩu phần dễ hoà tan (Soluble Dietary Fibre – SDF) sẽ làm tăng độ nhớt của đường tiêu hoá (Mosenthin và cộng sự, 2000) [44]. Ảnh hưởng này làm chậm thời gian vận chuyển thức ăn trong đường ruột (Cherbut và cộng sự, 1990) [19] và giảm khả năng thức ăn tiếp xúc với các enzyme tiêu hoá. Vì vậy, khẩu phần chứa nhiều xơ làm hạn chế đến khả năng tiêu hoá của các thành phần thức ăn trong ruột non.
Xơ khó hoà tan (Insoluble Dietary Fibre- IDF) được tiêu hoá chủ yếu ở ruột già nhờ sự lên men của vi sinh vật (Noblet và Bach Knudsen, 1991) [46]; Shi và Noblet, 1993) [47]. IDF có thể gây ảnh hưởng không tốt đến tỷ lệ tiêu hoá Nito và chất béo của thức ăn (Shi và Noblet, 1993) [47]. Theo Zebrowska và cộng sự (1983) [64] tăng tỷ lệ xơ khẩu phần ở lợn đã làm tăng đào thải dịch tiêu hoá trong tất cả các phần ở đường ruột ra theo phân gấp đôi so với khẩu phần chứa hàm lượng xơ thấp. Điều này đã ảnh hưởng lớn đến tỷ lệ tiêu hoá các chất dinh dưỡng khác trong thức ăn. Một vấn đề nữa cần chú ý là nguồn gốc của xơ, nguồn gốc của xơ khác nhau thì tỷ lệ tiêu hoá xơ ở lợn khác nhau. Noblet và Bach Knudsen (1991) [46] thấy rằng, tỷ lệ tiêu hoá xơ thô của ngô là 74%, đậu nành là 86%, trong khi tỷ lệ tiêu hoá xơ trong cám lúa mì chỉ 46%. Như vậy, không chỉ hàm lượng xơ thô trong khẩu phần mà xơ trong các loại thức ăn khác nhau phối hợp trong khẩu phần cũng ảnh hưởng nhiều đến lượng ăn vào, tỷ lệ tiêu hoá xơ, khả năng trao đổi và hấp thụ các chất dinh dưỡng ở lợn (Michel và Rerat, 1998) [42]; (Wenk và Zurcher, 1990) [61]. Do vậy, chỉ nhìn vào mức xơ thô tổng số trong khẩu phần thì không mô tả được hết một cách rõ ràng quá trình ảnh hưởng của nó đến sinh lý tiêu hoá ở lợn (Caspar Wenk, 2001) [31].
Khi hàm lượng xơ trong khẩu phần vượt quá một hạn độ nhất định sẽ làm giảm tỷ lệ tiêu hoá. Khẩu phần chứa 13% xơ thô thì tỷ lệ tiêu hoá xơ là 19%, nếu chứa lớn hơn 13% thì tỷ lệ tiêu hoá xơ sẽ giảm. Hàm lượng xơ thô trong khẩu phần là 6-7% thì tỷ lệ tiêu hoá sẽ là tốt nhất. (Lê Đức Ngoan, Dư Thnah Hằng) [9] Cung cấp cho lợn hậu bị 0,2mg Coban trong một ngày đêm có thể làm tăng tiêu hoá xơ từ 25,5 lên 32,37%. Qua nhiều nghiên cứu, người ta đã cho biết tỷ lệ xơ và tỷ lệ tiêu hoá có tương quan nghịch với nhau theo phương tình sau:
Y = 90 – aX
Trong đó : Y là tỷ lệ tiêu hoá chất hữu cơ, X là tỷ lệ xơ trong khẩu phần, a là hệ số phụ thuộc loài và tỷ lệ tiêu hoá chất hữu cơ. X là tỷ lệ xơ trong khẩu phần, a là hệ số phụ thuộc loài và tỷ lệ lignin trong xơ.
Bảng 2.4. Hệ số tương quan giữa tỷ lệ xơ và tỷ lệ tiêu hóa Loài Hệ số tương quan Công thức hồi quy
Bò -0,91 Y = 885,69 – 0,78X
Cừ -0,82 Y = 88,4-1,19X
Lợn -0,66 Y = 83,84 – 1,29X
(Nguồn: Giáo trình dinh dưỡng Lê Đức Ngoan, Dư Thanh Hằng) [9]
Một tỷ lệ thích hợp hàm lượng xơ trong khẩu phần có tác dụng tăng khối lượng thức ăn đảm bảo tỷ lệ choán thúc đẩy sự vận động ống tiêu hoá, có lợi cho quá trình lên men của vi sinh vật và tác dụng của enzyme tiêu hoá (Ngô Hữu Toàn, 2006) [10].
Để nâng cao khả năng lợi dụng thức ăn và tỷ lệ tiêu hoá của khẩu phần, cần đảm bảo tỷ lệ xơ thích hợp: gia cầm 3-6%, lợn thịt 6-7%, lợn nái 10-12%, riêng trâu bò nuôi khoảng 30% xơ thô trong khẩu phần.
2.3.4. Một số kết quả nghiên cứu và ứng dụng trong sử dụng các khẩu phần xơ cho lợn
2.3.4.1. Sử dụng thức ăn giàu xơ cho lợn ở Việt Nam
Trần Thị Bích Ngọc (2012) [56] tìm hiểu thành phần hoá học và khả năng giữ nước (WHC) của các nguồn thức ăn xơ và đánh giá ảnh hưởng của các nguồn xơ, mức xơ, kích thước hạt và enzyme bổ sung vào sự tiêu hoá, hiệu suất, lượng đường tổng số, thời gian lưu trung bình, cũng như sự phát triển đường ruột, hình thái, môi trường và hệ vi sinh vật đường ruột. Tác giả cho thấy sự khác nhau về các mức (g/kg DM) protein thô, chất chiết ete, tinh bột, đường tổng số và polysaccharide phi tinh bột giữa các loại thức ăn. Mỗi mức đường trung tính thay đổi khác nhau giữa các thành phần thức ăn, với mức các arabinose, galactose and glucose cao nhất trong bã đậu phụ, mức xylosecao nhất trong bã bia và mannose cao nhất trong bánh dừa. Các mức non- cellulosic polysaccharides không hoà tan có tương quan tích cực đến khả năng giữ nước.
Lợn LY (Landrace x Yorkshire) cho ăn khẩu phần bã sắn cao có tỷ lệ tiêu hoá biểu kiến các chất dinh dưỡng và tăng trọng trung bình hằng ngày cao hơn và tỷ lệ chuyển hoá FCR (axit béo bay hơi) thấp hơn những con ăn khẩu phần khoai tây. Việc giảm kích thước hạt và tăng phức hợp đa enzyme giúp cải thiện tỷ lệ tiêu hoá biểu kiến của các thành phần dinh dưỡng và hiệu suất tăng trưởng trong giai đoạn sau cai sữa, nhưng không phải là trong giai đoạn phát triển. Sự
tăng mức xơ trong khẩu phần làm giảm ADG (tăng trọng trung bình hằng ngày), tỷ lệ tiêu hoá các chất và thời gian lưu trng bình MRT (mean retention time), tăng FCR và trọng lượng của ruột. Hơn nữa, những tác động có thể có của tính chất xơ đối với tỷ lệ tiêu hoá và thời gian lưu trung bình, nhưng không phải kích thước ruột. Lợn Móng cái có khối lượng ruột tương đối lớn và thời gian lưu trung bình của thức ăn cũng cao hơn lợn LY (Landrace× Yorkshire) dẫn đến khả năng tỷ lệ tiêu hoá các chất dinh dưỡng tốt hơn. Tất cả các khẩu phần (cùng 1 giống) có ảnh hưởng bất lợi đến vật chất khô ăn vào DMI (dry matter intake), trong khi tỷ lệ tiêu hoá biểu kiến chất dinh dưỡng ảnh hưởng tích cực đến thời gian lưu trung bình (MRT). Các mức xơ và nguồn xơ ảnh hưởng đến hình thái ruột non, đặc biệt là hồi tràng. Ảnh hưởng này xảy ra song song với xơ, ảnh hưởng liên quan vi khuẩn lactic và E.coli đếm được trong đường tiêu hoá và môi trường ruột. Có sự khác biệt giữa lợn MC và LY trong hình thái ruột non, tổng sô vi khuẩn lactic (LAB) và E. coli dọc đường ruột (GIT) và môi trường ruột.
Trong ngắn hạn, nghiên cứu cho thấy sử dụng thức ăn xơ từ lá cây xanh và sản phẩm nông nghiệp có thể được sử dụng trong khảu phần của lợn và là nguyên liệu phổ biến, đặc biệt là với khẩu phần cho lợn địa phương như Móng Cái.
Ngoài ra đã có nhiều những nghiên cứu trước đây đánh giá giá trị dinh dưỡng của các nguồn thức ăn giàu xơ cũng đã mang lại kết quả tích cực như:
“Digestibility and nitrogen retention in fattenning pigs fed different levels of ensiled casava leaves as a protein source and ensiled cassava root as energy source”. (Du Thanh Hang, 1998) [24]; “Những nghiên cứu mới về sử dụng sắn làm thức ăn gia súc. Sắn Việt Nam: Hiện trạng định hướng và giải pháp phát triển những năm đầu thế kỹ XXI” (Lê Đức Ngoan, 2001) [7]; “Cây dâu: nguồn thức ăn gia súc có giá trị cao”. (Lê Đức Ngoan, 2002) [8]; “Xác định giá trị dinh dưỡng và phương pháp xử lý thân cây ngô đối với trâu bò ở Thừa Thiên-Huế” (Nguyễn Xuân Bả, Lê Đức Ngoan, 2002) [1]; “Nghiên cứu sử dụng củ và lá sắn ủ xanh trong khẩu phần lợn thịt F1 (ĐB×MC)”. (Nguyễn Thị Lộc và Lê Văn An, 2008) [5]
2.3.4.2. Khả năng lên men của vi sinh vật ruột già với khẩu phần xơ ở lợn
Maria A.sappok, 2012 [40] cho rằng xác định đặc điểm tiêu hoá và giá trị dinh dưỡng của các nguồn thức ăn xơ và khả năng tiêu hoá, lên men chúng là cần thiết và điều đó hoàn toàn có thể xảy ra bằng phương pháp in vitro. Phương pháp hoặc là sử dụng enzyme hoặc là chất mầm từ phân ủ các mẫu thành phần thức ăn để kiểm tra chúng. In vitro có khả năng giải quyết sự thiếu hụt thông tin về một vài vấn đề