III. QUAN HỆ GIỮA THỨC ĂN VỚI CÂC HÌNH THỨC NUÔI TRỒNG
3.1. TRAO ĐỔI NĂNG LƯỢNG
3.1.1. Khâi niệm chung
Năng lượng lă đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng sinh ra công của vật chất (Từ điển tiếng Việt, 1998). Thuật ngữ năy không âp dụng trực tiếp trong dinh dưỡng động vật. Đối với dinh dưỡng động vật, năng lượng chính lă nhiệt lượng sản sinh ra trong quâ trình đốt chây câc hợp chất hữu cơ vă biểu thị bằng calori. Calori (cal) sử dụng trong dinh dưỡng lă calori 150C (tương đương lượng nhiệt cần thiết để lăm nóng 1 g nước từ 14,5 đến 15,50C). Calori có câc bội số lă kilocalori (kcal = 1.000 cal) vă megacalori (Mcal = 1.000 kcal). Joule (J) cũng lă đơn vị biểu thị năng lượng vă hiện nay đang được nhiều nước sử dụng (1 Joule lă 1 kg-m2/s2). Có thể chuyển đổi calori sang joule (J), 1 cal = 4,184 J hay 1 J = 0,239 cal. Joule cũng có câc bội số tương ứng lă kJ (1.000 J) vă MJ (1.000 kJ).
3.1.2. Chuyển hóa năng lượng của thức ăn
Năng lượng câc chất hữu cơ của thức ăn được chuyển hóa trong cơ thể câ theo sơ đồ 3.1 như sau:
Năng lượng thức ăn (Năng lượng thô - GE)
Năng lượng tiíu hóa (DE) Năng lượng phđn (FE)
Năng lượng trao đổi (ME) Năng lượng nước tiểu (UE) Năng lượng thải qua mang (GEE) (Metabolisable energy) (Urine Energy) (Gill Excretion Energy) Năng lượng thuần (NE) Sinh nhiệt (HE= Heat Energy)
(Tiíu hóa, hấp thu; tạo SP tiíu hóa; tạo chất thải & băi tiết) Năng lượng tích lũy Năng lượng cho duy trì (NE for Maintenence = NEm) (NE for Production = NEp) (Trao đổi cơ bản, hoạt động bắt buộc, điều chỉnh thđn nhiệt)
Năng lượng thô(Gross Energy - GE)
Năng lượng hóa học có trong thức ăn chuyển đổi thănh nhiệt năng nhờ đốt chây bởi có mặt ôxy. Nhiệt lượng sản sinh ra do đốt chây hoăn toăn một đơn vị khối lượng thức ăn gọi lă năng lượng thô.
Năng lượng thô được xâc định bằng mây đo năng lượng (Bomb calorimeter). Giâ trị năng lượng thô của một số chất dinh dưỡng vă thức ăn như sau (MJ/kg chất khô):
Câc tinh chất: Glucose 15,6 Tinh bột 17,7 Xelulose 17,5 Casein 24,5 Mỡ 38,5 Dầu 39,0 Sản phẩm lín men: Axit axetic 14,6
Propionic 20,8 Butyric 24,9 Lactic 15,2 Mítan 55,0 Mô cơ thể: Nạc 23,6 Mỡ 39,3 Thức ăn: Hạt ngô 18,5 Rơm 18,5 Cỏ khô 18,9 Khô dầu ôliu 21,4 Sữa (4% mỡ) 24,9
Xâc định năng lượng thô của câc chất hữu cơ thông qua khả năng oxy hóa của chúng vă biểu thị quan hệ giữa tỷ lệ cacbon + hydro so với ôxy. Tất cả carbohydrate có tỷ lệ năy như nhau nín giâ trị năng lượng thô xấp xỉ 17,5 MJ/kg. Mỡ trung tính có hăm lượng ôxy thấp rất nhiều so với cacbon vă hydro nín giâ trị năng lượng thô cao hơn nhiều (39 MJ/kg) so với carbohydrate. Năng lượng thô của từng axit bĩo khâc nhau do số chuỗi cacbon; chuỗi cacbon căng ngắn (câc axit bĩo bay hơi) thì năng lượng thô căng thấp. Protein có giâ trị năng lượng thô cao hơn carbohydrate vì có chứa yếu tố ôxy hóa, N vă S. Mítan có giâ trị năng lượng thô cao vì chỉ có cacbon vă hydro.
Như vậy, thức ăn chứa nhiều mỡ vă dầu thực vật thì năng lượng thô cao còn thức ăn chứa nhiều tinh bột thì thấp năng lượng. Hầu hết câc loại thức ăn thông thường có giâ trị năng lượng thô khoảng 18,5 MJ/kg (4.400 kcal).
Giống như tất cả câc động vật khâc, câ cần năng lượng để sống. Chu trình Krebs lă nơi sản xuất ATP khởi đầu vă thủy phđn ATP cho câc tế băo có năng lượng. Oxy hóa hoăn toăn 1 mol glucose tạo ra 686 kcal vă thủy phđn 1 mol ATP cho 8 kcal. Về lý thuyết, thủy phđn 1 mol glucose cho ra 85 mol ATP (686/8); tuy nhiín, thực tế chỉ có 39 mol ATP mă thôi, phần còn lại mất qua nhiệt văo môi trường nước.
Năng lượng tiíu hóa (DE- digestible Energy) vă trao đổi (ME - Metabolisable Energy)
Năng lượng tiíu hóa (DE = GE – FE) phụ thuộc khả năng tiíu hóa thức ăn của câ. Trong khi đó, năng lượng trao đổi chỉ phụ thuộc năng lượng của N băi tiết qua mang ở dạng NH3 (chứ không phải ure). Vì mất ít năng lượng thải qua mang nín chính lệch giữa DE vă ME ở câ nhỏ hơn ở động vật có vú (bảng 3.1). Giâ trị DE vă ME của một số loại
thức ăn trín một số đối tượng nuôi có thể tham khảo ở câc bảng 3.2, 3.3 vă 3.4. Tuy nhiín, việc nghiín cứu về năng lượng trín câ chưa được đề cập nhiều ở Việt Nam.
Bảng 3.1. Sự sai khâc giữa giâ trị năng lượng tiíu hóa (DE)
vă năng lượng trao đổi (ME) ở câ hồi Rainbow trout
Chất dinh dưỡng DE (kJ/g) ME (kJ/g) ± % Glucose Tinh bột chín Bột sống 15,6 10,6 4,8 13,1 9,0 3,0 83,9 84,9 62,5
Bảng 3.2. Giâ trị GE vă DE của một số chất dinh dưỡng
DE (kJ/g) Chất dinh dưỡng GE (kJ/g)
Câ chình Rô phi Câ chĩp Protein Mỡ Cacbohydrate 23,9 39,8 17,6 22,2 33,3 6,8 18,9 37,7 16,8 16,8 33,5 14,7
Bảng 3.3. Giâ trị DE vă ME của một số loại thức ăn câ
DE (MJ/kg) Nguyín liệu
Câ da trơn Rô phi Câ hồi
ME (MJ/kg) (Câ hồi) Ngô (extruded) 30% khẩu phần 60% khẩu phần Bột ngô Lúa mì Bột đỗ tương Khô dầu bông Bột câ Bột cỏ Dầu động vật Bột phụ phẩm gia cầm 4,6 8,5 - 10,7 10,7 11,2 17,2 2,5 - - - - - 13,0 - 11,2 - 16,1 - 36,4 15,2 11,2 - - - - 12,5-14,8 11,3 14,6-19,8 8,1 - 11,5 7,1-10.2 - - - - 10,8-137 9,5-10,3 12,5-17,3 5,8 - - 5,2-9,4 Trong sản xuất, để dễ ước tính giâ trị năng lượng tiíu hoâ (DE) của thức ăn, ADCP (1983) đề nghị sử dụng những giâ trị DE sau đđy cho câc chất dinh dưỡng (bảng 6.4). Giâ trị năng lượng tiíu hoâ của một số loại thức ăn tính toân trín cơ sở câc số liệu ở bảng 6.4 được ghi ở phụ lục 3 “Thănh phần hoâ học một số loại thức ăn tôm - câ’’.
Bảng 3.4. Giâ trị DE của một số chất dinh dưỡng dùng để ước tính DE của thức ăn thuỷ sản (ADCP, 1983)
Chất dinh dưỡng GE (kcal/g) DE (kcal/g) Carbohydrate (không phải rau cỏ)
Carbohydrate (rau cỏ) Protein (động vật) Protein (thực vật) Chất bĩo 4,1 - 5,5 - 9,1 3,00 2,00 4,25 3,80 8,00
3.2. NHU CẦU NĂNG LƯỢNG
Trong thực tế, ĐVTS có nhu cầu cao về protein hơn câc động vật khâc vă nhu cầu năng lượng thì lại thấp hơn. Nguyín nhđn thứ nhất lă ĐVTS không cần năng lượng để duy trì nhiệt độ cơ thể như vật nuôi. Thứ hai, ĐVTS sống trong nước nín hạn chế tối thiểu năng lượng mất đi để duy trì thăng bằng trong khoảng không. Động vật trín cạn phải mất năng lượng để giữ vị trí cơ thể khỏi tâc động với trọng lực. Nhiều loăi câ có bong bóng nhằm duy trì vị trí cơ thể trong câc tầng nước nín cơ của chúng ít hoạt động để giữ yín vị trí của chúng. Nguyín nhđn thứ ba lă câ thải khoảng 85% chất thải trao đổi dưới dạng NH3 trực tiếp qua mang văo môi trường nước vă cần rất ít năng lượng. Mặt khâc, động vật có vú phải dùng năng lượng để tạo urea vă gia cầm thì tạo acid uric.
Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến nhu cầu năng lượng của câ như: hoạt động cơ học, nhiệt độ, kích cỡ, tốc độ sinh trưởng, giống loăi vă thức ăn tiíu thụ. Hoạt động cơ học bao gồm bơi, lẫn trốn khỏi kẻ thù hay stress. Nhiệt độ nước lă yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến nhu cầu năng lượng của câ. Như đê biết, nhiệt độ câ gần giống nhiệt độ môi trường nước xung quanh, khi nhiệt độ nước gần nhiệt độ tối ưu cho từng loại câ thì tăng trao đổi chất, độ ngon miệng, tốc độ sinh trưởng vă hoạt động. Ngược lại, khi nhiệt độ nước giảm dưới ngưỡng tối ưu thì tốc độ trao đổi chất giảm. Kích cỡ câ có ảnh hưởng đến nhu cầu năng lượng của chúng, câ nhỏ nhu cầu năng lượng trín đơn vị thể trọng cao hơn câ lớn. Tương tự, câ lớn nhanh cần nhiều năng lượng hơn câ chậm lớn.
Đối với hầu hết động vật trín cạn, carbohydrate lă nguồn năng lượng chủ yếu, tuy nhiín, câ không dùng nguồn năy nhiều như động vật trín cạn. Lợn có thể tiíu hóa 90% carbohydrate trong khi đó câ trắm cỏ chỉ tiíu hóa 55-60% mă thôi. Carbohydrate chứa 4,1 kcal GE/gram vă lă nguồn năng lượng rẻ nhất, vì vậy nó lă nguồn thức ăn chủ yếu cho câc loăi câ ăn cỏ vă ăn tạp. Protein chứa 5,6 kcal GE/gram, câ sử dụng rất mạnh. Tuy nhiín, protein lă nguồn đắt nhất trong khẩu phần thức ăn. vì vậy, protein không phải lă nguồn năng lượng chính trong khẩu phần. Lipid chứa khoảng 9.4 kcal GE/gram, lă nguồn năng lượng phụ thím trong thức ăn thủy sản. Vì vậy, lipid vă carbohydrate lă nguồn năng lượng lăm tăng mật độ năng lượng khẩu phần.
3.2.1. Nhu cầu năng lượng duy trì
Nhu cầu năng lượng duy trì lă nhu cầu năng lượng chỉ đủ để cho câ không thay đổi thể trọng trong thời gian thí nghiệm. Để xâc định nhu cầu năng lượng, người ta tiến hănh phương phâp cđn bằng cacbon hay cđn bằng năng lượng hoặc bằng phương phâp nuôi dưỡng.
Bảng 3.5.Nhu cầu NL duy trì của ba nhóm câ (Guillaume, 1999 theo Lí Thanh Hùng, 2000)
Nhóm câ Khối lượng câ (g) Nhiệt độ (0C) Duy trì (kJ/kg câ/ngăy) Câ chĩp Nhóm câ da trơn Nhóm câ hồi 80 80 10-20 100 150 300 10 20 25 25 18 15 28 67 84 72 85-100 60
Lượng năng lượng cho duy trì chính lă phần mất mât tối thiểu qua nhiệt. Nhu cầu năng lượng duy trì của câ thấp hơn động vật trín cạn vì câ tiíu hao ít năng lượng cho sự vận động vă giữ thăng bằng cơ thể, câ không có cơ chế điều tiết thđn nhiệt, câ băi tiết amonia mă không băi tiết ure hay axit uric.Tuy nhiín, phương phâp nghiín cứu năy tiến hănh rất khó khăn.
Nhu cầu năng lượng duy trì cho câ bình quđn 70 kJ/kg thể trọng hay 50 kJ/kg W0.75 (khi nhiệt độ nước 20-240C). Nhu cầu năng lượng duy trì so với tổng nhu cầu năng lượng hăng ngăy chiếm tỷ lệ 14-17% ở câ chĩp, 17-24% ở câ hồi, còn ở động vật có vú tỷ lệ năy lă 30-59%. Bảng 6.5 cho biết nhu cầu năng lượng của một số nhóm câ.
3.2.2. Nhu cầu năng lượng cho sự tăng trưởng
Khẩu phần đủ protein, tăng năng lượng thì tăng sinh trưởng, ví dụ:
GE (MJ/kg thức ăn khô) 13,8 16,8 18,6 20,9-18,2 20,5 22,8 24,9 Tăng (% so với BW đầu) 148 257 392 380 - 150 218 283 320
Ở một mức năng lượng, tăng tỷ lệ protein có thể không lăm lăm tăng tốc độ sinh trưởng (bảng 3.6)
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của năng lượng vă protein khẩu phần đến tốc độ sinh trưởng của câ
(câ chĩp W=170g, cung cấp thức ăn ở mức 2% khối lượng cơ thể, t0: 240C) Protein (% vật chất khô) DE (MJ/kg thức ăn khô) 41,3 46,5 51,4 18,3 20,1 2,01 2,15 1,99 2,17 2,01 2,14 Câc kết quả trín cho thấy sự quan trọng của việc duy trì tỷ lệ năng lượng/protein trong khẩu phần của câ.
Cđu hỏi
1. Câc dạng năng lượng của thức ăn, công thức tính?
2. Nhu cầu năng lượng cho duy trì, sinh trưởng của câ, những yếu tố chi phối nhu cầu năng lượng cho sinh trưởng?
CHƯƠNG IV
DINH DƯỠNG PROTEIN VĂ AMINO ACID
4.1. PROTEIN 4.1.1. Phđn loại 4.1.1. Phđn loại
Về khía cạnh chức năng người ta chia protein thănh nhiều loại sau:
Protein đơn giản lă protein chỉ cho axit amin khi thủy phđn, bao gồm hai nhóm lă protein sợi vă protein cầu.
Protein sợi (fibrous protein): giữ vai trò cấu tạo câc mô liín kết như collagen, elastin vă keratin. Protein năy không hòa tan vă bền với câc enzyme tiíu hóa, collagen có hydroxyproline, lă một axit amin quan trọng của protein năy. Elastin cấu tạo gđn vă mạch mâu, chuỗi polipeptid của elastin giău alanine vă glycine. Keratin có hai loại lă α- keratin lă protein của lông vă tóc vă β - keratin lă protein của lông vũ, da…, keratin rất giău axit amin chứa lưu huỳnh, ví dụ protein lông chứa tới 4 % lưu huỳnh.
Protein hình cầu (globular protein): lă câc enzyme, antigen vă hormon. Câc protein hình cầu chính, gồm:
Albumin: có ở sữa, mâu, trứng, thực vật, đặc điểm: hòa tan trong nước, ngưng tụ bởi nhiệt
Histone: có ở nhđn tế băo, ở đđy nó gắn với deoxyribonucleic. Đặc điểm: hòa tan trong dung dịch muối vă không bị ngưng tụ bởi nhiệt, khi thủy phđn cho ra nhiều arginine vă lysine.
Protamin: lă protein kiềm gắn với axit nucleic có nhiều trong tinh trùng của động vật có vú, protamin giău arginine nhưng không có tyrosine, tryptophan hay axit amin chứa lưu huỳnh.
Globulin protein có trong sữa, trứng, mâu.
Protein phức tạp loại protein năy ngoăi câc axit amin còn có nhóm không phải protein như glycoprotein, lipoprotein, photphoprotein vă chromoprotein. Glycoprotein lă thănh phần của niím dịch có tâc dụng bôi trơn, cũng có trong lòng trắng trứng, ovalbumin. Lipoprotein lă thănh phần chính của măng tế băo. Photphoprotein như cazein của sữa vă photphovitin của lòng đỏ. Chromoprotein như hemoglobin, cytochrome hoặc flavoprotein.
Về khía cạnh dinh dưỡng, người ta chia protein thănh hai loại:
Protein thô gồm cả protein vă câc hợp chất chứa nitơ không phải protein. Theo quy ước của ngănh thức ăn chăn nuôi vă câ, protein thô được tính bằng công thức: Protein thô = N x 6,25 (N: hăm lượng N)
Hợp chất N phi protein lă những hợp chất chứa N nhưng không có cấu trúc protein như: axit amin tự do, amin (putresine, histamine, cadaverine..), amid (urea, asparagine, glutamine..), nitrate, alkaloid (nicotine, cocaine, strichnine, morphine..).
Thức ăn thực vật non chứa nhiều hợp chất nitơ phi protein hơn thực vật trưởng thănh ( 25-30% nitơ tổng số), thức ăn ủ xanh chứa tối đa 50-60% nitơ phi protein, thức ăn hạt chứa 10% nitơ phi protein.
4.1.2. Vai trò của protein
Protein ngoăi vai trò cấu trúc (nguyín liệu tạo câc mô vă câc sản phẩm) còn có những vai trò quan trọng sau:
Thực hiện chức năng vận chuyển như hemoglobin Tham gia chức năng cơ giới như colagen
Chức năng bảo vệ như khâng thể
Chức năng thông tin như protein thị giâc
Protein còn có vai trò tạo năng lượng, 1g protein sản sinh ra 4,5 kcal năng lượng (ở câ). Câ lă loại Aminotelic (thải amoniac) khâc với động vật có vú lă loại Ureotelic vă chim lă Uricotelic, đối với câc loại năy 1g protein chỉ cho 4 kcal năng lượng.
4.1.3. Nhu cầu protein của câ
Người ta chia nhu cầu lăm hai loại: nhu cầu duy trì vă nhu cầu sản xuất:
- Nhu cầu protein cho duy trì ở câ cao hơn ở động vật có vú. Ví dụ: câ hồi vđn (Oncorhynchus mykiss) nặng 100g có nhu cầu protein duy trì hăng ngăy lă 52,1; 69,3 vă 97,7 mg/ngăy, tương ứng với nhiệt độ môi trường lă 100C, 150C vă 200C.
- Nhu cầu protein cho sản xuất (cho tăng trưởng) cũng cao hơn động vật có vú 4 lần, gă 2 lần vă phụ thuộc văo:
+ Loăi câ: ví dụ câ rô phi lớn nhanh hơn hai lần so với câ mỉ hoa. + Tính biệt: ví dụ câ chĩp câi lớn nhanh hơn câ chĩp đực
+ Tuổi vă khối lượng cơ thể: nhu cầu protein tính cho một đơn vị khối lượng cơ thể ở con vật non cao hơn con vật trưởng thănh. Thí nghiệm nuôi dưỡng câ giai đoạn câ bột, câ hương vă câ thương phẩm thấy rằng nhu cầu protein cao nhất ở giai đoạn câ bột, sau đó giảm dần, ở giai đoạn câ bột, protein khẩu phần phải đạt 50%, lúc 6 – 8 tuần giảm còn 40% đối với salmon vă trout vă 35% đối với salmonid ở giai đoạn nuôi thương phẩm.
+ Mật độ đăn: số lượng câ trín đơn vị diện tich mặt nước. + Mức độ hoạt động.
+ Yếu tố môi trường: nhiệt độ, ânh sâng, độ mặn, nồng độ O2, chất độc hoặc chất chuyển hóa (như NH3 hay nitrite).
Ví dụ: câ hồi (O. tshawytscha) yíu cầu khẩu phần chứa 40% protein khi nhiệt độ nước lă 80C, nhưng ở nhiệt độ nước 140C nhu cầu protein sẽ lă 55% tính trín cơ sở khẩu phần vật chất khô.
+ Độ mặn cao thì yíu cầu về protein cũng cao. Ví dụ câ hồi (O. mykiss) yíu cầu protein lă 40 vă 43,5% khi độ mặn lần lượt lă 100/00 vă 200/00.
+ Chất lượng protein khẩu phần vă cđn đối năng lượng: Kanko (1968) đê thấy khẩu phần câ hồi chứa 40% protein sẽ cho tốc độ sinh trưởng tối ưu khi bột câ trắng lă nguồn protein chính, nhưng với những khẩu phần giầu năng lượng protein chỉ cần 30% (chú ý câ hồi sử dụng mỡ tốt hơn carbohydrate). Protein có axit amin cđn đối vă có tỷ lệ tiíu hoâ cao sẽ tạo cho nhu cầu protein thấp hơn so với loại protein không cđn đối axit amin.
Do bị những yếu tố trín chi phối cho nín khó có được một hướng dẫn chung về protein cho cả kỳ sinh trưởng của câ. Bảng 3.1 vă 3.2 sau đđy cho biết những kết quả nghiín cứu về nhu cầu protein của câ (câc thí nghiệm xâc định nhu cầu protein của câ thường lăm trín câ giống có khối lượng từ 5 - 50g).
4.1.4. Tỷ lệ năng lượng/protein
Có hai công thức, hoặc lă tỷ lệ năng lượng/protein (E/P), hoặc lă tỷ lệ protein/năng