2.1. Cơ sở khoa học của đề tài
2.1.4. Các hệ thống năng lượng trong dinh dưỡng gia súc nhai lại
Trong 200 năm qua có một số hệ thống đánh giá giá trị năng lượng của thức ăn gia súc đã được tạo lập. Vì vậy khó mà có thể nói về tất cả các hệ thống này một cách chi tiết ở đây. Tuy nhiên những hệ thống quan trọng nhất sẽ được mô tả ở phần sau đây.
2.1.4.1. Đơn vị cỏ khô
Đơn vị cỏ khô (hay unit) được Albrecht von Thaer mô tả vào năm 1809, mặc dù vẫn còn chưa rõ ai là tác giả của hệ thống này. Đây là cố gắng đầu tiên giới thiệu một giá trị thay thế có nghĩa là một giá trị cho phép biết được cần bao nhiêu một loại thức ăn nào đó để thay thế một đơn vị thức ăn tiêu chuẩn mà không gây ra bất cứ một sự thay đổi nào về năng suất.
2.1.4.2. Tổng các chất dinh dưỡng tiêu hoá được
Tổng các chất dinh dưỡng tiêu hoá được (Total digestible nutrients - TDN) được phát triển đã gần 200 năm nay, để khắc phục phương pháp phân tích tương đối (Weende) không mô tả một cách đầy đủ giá trị dinh dưỡng của thức ăn. Tổng các chất dinh dưỡng tiêu hoá (TDN) của một kg vật chất khô của một thức ăn nào đó được tính như sau:
TDN g/kg = DCP + (DEE x 2,25) + DCF + DNFE
Ở đây: DCP, DEE, DCF, DNFE lần lượt là protein tiêu hoá, chất béo tiêu hoá, xơ thô tiêu hoá và bột đường tiêu hoá (g).
Hệ thống TDN đã được sử dụng rộng nhất ở Bắc Mỹ và hiện vẫn còn được sử dụng ở một phạm vi nhất định tại Nam Mỹ, châu Phi và châu Á.
2.1.4.3. Đơn vị thức ăn Scandinavian
Đơn vị thức ăn Scandinavian (SFU) có nguồn gốc từ Đan Mạch vào khoảng những năm 1880, tại đây người ta coi 1 kg thức ăn tinh là một đơn vị thức ăn.
Thức ăn tinh vào thời điểm này là hỗn hợp của ngũ cốc (yến mạch và đại mạch), nhưng sau đó (1915 - 1916) các nước Bắc Âu đồng ý sử dụng 1 kg đại mạch là một đơn vị thức ăn chuẩn. Nhờ Niels Johannes Fjord và Nils Hansson, SFU đã được phát triển mạnh hơn và nhiều thí nghiệm nuôi dưỡng đã được tiến hành để xác định giá trị thay thế của rất nhiều thức ăn khác so với đơn vị chuẩn. Ngày nay, SFU được tính bằng phương pháp tương tự như đơn vị thức ăn cho vỗ béo trước đây (Fattening Feed Unit - FFU).
2.1.4.4. Hệ thống Kellner
Hệ thống Kellner được phát triển hơn 100 năm trước đây do O. Kellner và sau đó là G. Fingerling ở Đức. Bởi vì mỡ dự trữ là dạng dự trữ năng lượng thuần khiết nhất, các thí nghiệm trao đổi hô hấp đã được tiến hành với việc bổ sung các chất dinh dưỡng đơn thuần khiết (protein, mỡ, tinh bột và cellulose) cho bò đực
thiến trưởng thành. Người ta đã thấy rằng năng lượng tích lũy dưới dạng mỡ (KJ) cho 1g chất dinh dưỡng tiêu hóa là:
Tinh bột: 9,87 (100%); cellulose của rơm 10,0 (101%); protein (gluten) 9,37 (94%); mỡ trong các hạt có dầu 23,81 (241%); mỡ trong hạt ngũ cốc 20,92 (212%), mỡ trong cỏ 18,83 KJ (191%). Những số này được gọi là nhiệt lượng thuần để vỗ béo và được chuyển thành calorie.
2.1.4.5. Hệ thống ME của ARC (Anh)
Hệ thống năng lượng trao đổi (hệ thống ME) sử dụng ở Vương quốc Anh đầu tiên được Blaxter (1962) phát triển và được Hội đồng nghiên cứu nông nghiệp (Agricultural Research Council - ARC) giới thiệu lần đầu tiên năm 1965.
Sử dụng các đề nghị của ARC (1965), bộ Nông nghiệp - Thủy sản - Thực phẩm Vương quốc Anh (1975) đã đưa hệ thống ME đã đơn giản hóa ra áp dụng trong sản xuất. Hệ thống này sau đó được ARC xem xét lại và xuất bản dưới dạng sách: Nhu cầu dinh dưỡng của gia súc nhai lại vào năm 1980 (The Nutrient Requirements for Ruminant Livestock, 1980). Vào năm 1990, hệ thống đã được một nhóm nghiên cứu quốc gia đánh giá lại và sửa đổi và năm 1993, Hội đồng nghiên cứu thực phẩm và nông nghiệp Anh (Agricultural and Food Research Council - AFRC) tái bản lại hệ thống này.
2.1.4.6. Hệ thống NE của Hội đồng nghiên cứu quốc gia (Hoa Kỳ)
Hệ thống năng lượng cho bò ở Hoa kỳ của Hội đồng nghiên cứu quốc gia (National Research Council - NRC) có một lịch sử khá dài và lần xuất bản gần đây nhất (2001) là lần xem xét lại thứ bảy. Hệ thống này khởi nguồn từ TDN, nhưng hiện nay TDN không còn được dùng nữa và chuyển TDN thành DE để sử dụng trong hệ thống NE mới.
2.1.4.7. Hệ thống NE của Van Es ở Hà Lan và Bỉ
Ở Hà Lan, Tiến sỹ A.J.H Van Es vào các năm 1975 và 1978 đưa ra hệ thống năng lượng thuần cho tiết sữa (Net Energy System for Lactation, NEl).
Những nguyên tắc của hệ thống này được một số nước châu Âu như Pháp, Na- Uy, Phần Lan áp dụng cho việc đánh giá giá trị dinh dưỡng thức ăn của mình.
2.1.4.8. Hệ thống năng lượng trao đổi của ARC (Anh)
Như đã nói ở trên, hệ thống này cho phép ước tính nhu cầu năng lượng của bò, cừu; gia súc nhai lại đang sinh trưởng, chửa và tiết sữa. Trong hệ thống này
giá trị năng lượng của thức ăn cũng được biểu thị dưới dạng năng lượng trao đổi và giá trị năng lượng trao đổi của một khẩu phần bằng tổng giá trị năng lượng trao đổi của các thức ăn thành phần tạo nên khẩu phần đó. Nhu cầu năng lượng của gia súc được biểu thị bằng năng lượng thuần. Đặc điểm chủ yếu của hệ thống này là một hệ thống các phương trình dự đoán hiệu quả sử dụng năng lượng trao đổi cho duy trì, sinh trưởng và tiết sữa. Các dự đoán này được xác lập trên cơ sở hàm lượng năng lượng trao đổi của khẩu phần và được biểu thị bằng tỷ lệ ME/GE chứ không phải là MJ/kg. Hàm lượng năng lượng trao đổi của khẩu phần có thể chuyển thành MJ ME/kg chất khô bằng cách nhân tỷ lệ ME/GE với 18,4 là hàm lượng năng lượng trao đổi trung bình của 1 kg DM. Giá trị này này quá cao cho các thức ăn có nhiều khoáng và quá thấp cho các thức ăn giàu protein và mỡ.