2.1. Chất chứa N phi protein (NPN - non protein nitrogen)
Chất chứa N phi protein là những hợp chất khụng nằm trong cấu trỳc của protein, cú thể là những sản phẩm chuyển húa trung gian hoặc cuối cựng của quỏ trỡnh chuyển húa protein, hoặc là một số Vitamin hay một số hoạt chất sinh học khỏc cú chứa N, cỏc a xit amin tổng hợp, trong thức ăn thực vật, cỏc loại cỏ trồng NPN chiếm 1/3 lượng N tổng số.
- Cỏc chất NPN cú giỏ trị cao như: Cỏc peptit mạch ngắn, cỏc axit amin thiết yếu và khụng thiết yếu, cỏc chất cú hoạt tớnh sinh học cú chứa N như: Cholin, B1, B2 PP, B6
Pantotenic, Biotin, Folic, Biotin, B12,...
- Cỏc chất NPN cú giỏ trị thấp như: Amit, purin, pyrimidin, nitrat, nitrit, urờ, axit uric, camonium, cỏc alkaloit, liờn kết glycozit cú chứa N như HCN. Gia sỳc nhai lại cú vi sinh vật dạ cỏ cú khả năng biến đổi cỏc chất này thành a xit amin, protein. Trong cỏc chất NPN thỡ urờ là chất quan trọng nhất được sử dụng bổ sung đạm cho gia sỳc nhai lại.
2.1.1 Cơ sở khoa học của việc sử dụng urờ cho gia sỳc nhai lại
Cụng thức húa học của urờ là: (NH2)2CO, thành phần N của urờ chiếm từ 42-46%. Cỏnh quy ước đổi urờ thành protein tổng số bằng cỏch lấy N urờ x 6,25 và protein tiờu húa của urờ bằng protein tổng số của urờ x 75%. Như vậy, cứ 100g urờ chứa 262 - 281 g protein tổng số hoặc 198 - 210g (lấy trũn là 200g) protein tiờu húa.
Urờ vào trong dạ cỏ loài nhai lại, được enzyme urease chuyển thành amoniac và cacbonic theo phản ứng:
urease
CO(NH2)2 + H 2O > 2NH3 + CO2 Hoạt tớnh của urease trong dạ cỏ rất cao, urờ vào dạ cỏ trong khoảng 1 giờ là phõn giải hết thành amoniac, ớt khi kộo dài tới 3 giờ.
Túm tắt sự chuyển húa amoniac từ thức ăn trong cơ thể loài nhai lại như sau (Sơ đồ 8):
Bổ sung urờ cho loài nhai lại chớnh là cung cấp N từ amoniac cho vi khuẩn và cho protozoa dạ cỏ tổng hợp nờn protờin của chỳng. Lượng protein sinh vật tổng hợp được càng nhiều thỡ việc sử dụng urờ càng cú hiệu quả.
Hiệu qủa sử dụng urờ tổng hợp protein vi sinh vật phụ thuộc vào nồng độ NH3 dịch dạ cỏ. Nồng độ NH3 dịch dạ cỏ quỏ cao hay quỏ thấp
Sơ đụ 8. Chuyển húa Nitơ amoniac trong cơ thể nhai lại
NPN thức ăn
Urease NH3tuyến nước bọt NH3 trong dịch dạ cỏ
NH3 hấp thu vào mỏu N vi sinh vật dạ cỏ
Cơ quan/Mụ
đều làm giảm hiệu quả sử dụng urờ của vi sinh vật dạ cỏ trong việc tổng hợp protein vi sinh vật.
Sự tổng hợp protein vi sinh vật từ NH3 dạ cỏ đạt mức tối đa khi nồng độ NH3 dịch dạ cỏ ổn định ở mức150 - 200 mg/l dịch dạ cỏ. Nồng độ amoniac dịch dạ cỏ quỏ thấp làm giảm sự tổng hợp protein vi sinh vật (cứ 1 MJ năng lượng của axit bộo bay hơi chỉ sản xuất được 12g protein trong khi nồng độ amoniac dịch dạ cỏ cao, 1 MJ năng lượng sản xuất được 23g protein). Tuy nhiờn, nồng độ amoniac dịch dạ cỏ qỳa cao thỡ cũng ức chế hoạt động của vi sinh vật và amoniac sẽ nhanh chúng chuyển vào mỏu, tăng nồng độ amoniac trong mỏu dẫn đến ngộ độc.
Cung cấp urờ với một lượng thớch hợp, chia làm nhiều bữa đều đặn (một yờu cầu kỹ thuật quan trọng trong việc sử dụng urờ cho loài nhai lại) chớnh là xuất phỏt từ cơ sở khoa học trờn đõy.
Ngoài ra, để tăng sự tổng hợp protein của vi sinh vật dạ cỏ từ nguồn NH3 cũn phải chỳ ý đến nguồn năng lượng của vi sinh vật. Cứ 130 - 140g protein (chủ yếu là protein hũa tan) cần 1.000g chất hữu cơ dễ hấp thu.
Để cung cấp năng lượng, người ta cung cấp gluxit. Cần chỳ ý rằng tất cả cỏc loại gluxit khụng cựng một giỏ trị cho vi sinh vật sử dụng urờ. Urờ được thủy phõn nhanh cũng cần gluxit dễ lợi dụng, dễ lờn men. Xơ khú lờn men là nguồn gluxit khụng tốt bằng tinh bột khoai tõy hay ngũ cốc nhưng đường củ cải hay mật rỉ lại quỏ dễ lờn men nờn khụng tốt bằng tinh bột khoai tõy hay ngũ cốc. Trong thực tế những khẩu phần giàu ngũ cốc, ớt thức ăn thụ, nhiều xơ là những khẩu phần thớch hợp nhất cho việc bổ sung urờ.
Những yếu tố cú liờn quan đến sinh trưởng của vi sinh vật dạ cỏ cũng rất quan trọng đối với hiệu quả sử dụng urờ. Vitamin A hay caroten, cỏc nguyờn tố khoỏng như Co, Mn, Zn và đặc biệt S (S nguyờn tố, sunfat hay methionine) kớch thớch khụng chỉ sự tổng hợp protein từ urờ của vi sinh vật dạ cỏ mà cũn tăng khả năng tiờu húa thức ăn.
2.1.2. Những nguyờn tắc sử dụng urờ
- Urờ chỉ dựng bổ sung cho những thức ăn nghốo nitơ và giàu gluxit dễ lờn men như là:
+ Hạt ngũ cốc
+ Cõy ngụ, cõy cao lương ủ chua
+ Những sản phẩm làm khụ như bó củ, cỏ khụ, rơm.
Khụng bổ sung urờ vào khẩu phần cõy cỏ họ hũa thảo, họ đậu cũn xanh hay ủ chua, bắp cải và cõy cỏ thuộc họ hoa thập tự, bó ướt của củ cải...
- Urờ khi dựng phải:
+ Trộn thật đều vào thức ăn
+ Cho ăn dần dần để con vật làm quen với urờ. Chỉ dựng cho những con vật cú dạ cỏ phỏt triển đầy đủ (trờn 6 thỏng tuổi).
+ Cho ăn nhiều bữa mỗi ngày, cũng cú thể cho ăn tự do. + Bổ sung khoỏng, vitamin A, D.
- Liều dựng:
+ Khụng quỏ 30g urờ/100kg thể trọng bũ mỗi ngày
+ Lượng nitơ urờ khụng vượt quỏ 1/3 tổng số nitơ khẩu phần.
Vớ dụ: một bũ sữa cú thể trọng 500kg một ngày cần 1.400g protein tổng số (tương đương 224 g nitơ tổng số), chỉ được dựng một lượng urờ khụng quỏ 150g (lượng urờ này chứa 67,5g N nếu dựng loại urờ chứa 45% N).
Ngày nay, do kỹ thuật chế biến tốt nờn người ta cú thể dựng urờ với tỷ lệ cao hơn nhiều so với cỏc tài liệu trước đõy bằng cỏch trỡ hoón sự phõn giải urờ trong dạ cỏ và tăng hiệu quả tổng hợp protein của vi sinh vật. Một số kết quả nghiờn cứu cho biết biện phỏp để sử dụng urờ cú hiệu quả như sau:
1. Sử dụng cỏc chất húa học chậm tan như gelatin hoặc parafin bao bọc xung quanh bề mặt hạt urờ.
2. Sử dụng chất húa học ức chế hoạt động của enzyme urease dạ cỏ để nú phõn giải urờ chậm lại, tạo mụi trường tốt cho vi sinh vật dạ cỏ tổng hợp a xit amin.
3. Phối hợp urờ với hồ tinh bột và chất bộo để nú tan chậm nhằm cung cấp từ từ NH4+ , vừa trỏnh ngộ độc, vừa trung hũa axit sinh ra thường xuyờn trong dạ cỏ.
4. Sử dụng chất hấp phụ bề mặt để giữ NH4+ khụng cho nú hấp thu nhanh vào mỏu. Chất hấp phụ bề mặt rẽ tiền được sử dụng nhiều nhất trờn thế giới là bentonit zeolit.
Hướng nghiờn cứu sử dụng urờ trong thức ăn của gia sỳc nhai lại như sau:
1. Vấn đề an toàn khi sử dụng urờ trong thức ăn của gia sỳc nhai lại, nếu cung cấp 1 lần với liều lượng cao khi urờ vào dạ cỏ sẽ bị phõn giải nhanh thành NH3 hấp thu vào mỏu quỏ nhiều cú thể gõy ngộ độc cho gia sỳc. Nếu urờ được chia ra cung cấp từ từ mỗi lần một ớt trong ngày thỡ sẽ trỏnh được ngộ độc bằng cỏch trộn urờ vào thức ăn tinh họăc làm đỏ liếm cho ăn nhiều lần trong ngày.
2. Để trỏnh sự phõn giải urờ quỏ nhanh người ta sử dụng cỏc chất ức chế hoạt động của enzyme urease như: Axeto-hydroxamin Coban - Nitrat. Tuy vậy, những chất này cú liều ức chế enzyme urease và liều gõy độc cho gia sỳc nhai lại gần nhau nờn gõy nhiều khú khăn cho thực tiễn sản xuất. Hiện nay, người ta đang nghiờn cứu cỏc chất mới và an toàn hơn.
3. Để giải quyết vấn đề tồn tại trờn người ta hồ tinh bột urờ bằng cỏch hấp tinh bột hạt ngũ cốc hoặc củ bột với urờ để cho urờ liờn kết yếu với hồ tinh bột, tan chậm trong dạ cỏ, hạ thấp được NH4+ trong mỏu. Với phương phỏp này nhiều nước trờn thế giới đó sản xuất ra những thức ăn tinh đậm đặc urờ đong viờn như STAREA chứa 20 - 30 % urờ (Hungary) và DEHY-100 (Mỹ).
4. Sử dụng cỏc axit bộo cú mạch cacbon dài, bóo hũa để xử lý với urờ. Urờ liờn kết liờn kết với axit bộo sẽ tan rất chậm trong dạ cỏ nờn khụng gõy ngộ độc cho gia sỳc, người ta thường dựng axit stearic.
5. Sử dụng chất hấp phụ bề mặt là bentonit zeolit để sản xuất thức ăn cung cấp urờ giảm sự hấp thu nhanh NH4+ vào mỏu, sản phẩm này cú tờn gọi là bentokarb-30.
6. Sử dụng cỏc dẫn suất của urờ khú phõn giải trong dạ cỏ để giảm quỏ trỡnh NH4+
vào mỏu, người ta thường sử dụng nhiều dạng hợp chất húa học như: biurea; carbamit- photphat, muối ammon, axit uric.
Axit uric là chất thải trong nước tiểu của gia cầm cú chứa nitrogen. Axit uric cú chứa 33 % nitrogen được phõn giải chậm trong dạ cỏ. Trong điều kiện chăn nuụi cụng nghiệp tập trung cú thể tận dụng phõn của gia cầm để chế biến thành thức ăn bổ sung đạm cho gia sỳc nhai lại.
7. Tẩm urờ, amoniac vào trong cỏc sợi cellulose bằng cỏch xử lý rơm rạ trong điều kiện đặc biệt hoặc với rĩ mật đường. Với cỏc phương phỏp trờn việc sử dụng urờ sẽ an toàn và cho hiệu quả cao.
Dạng urờ dựng làm thức ăn cho trõu bũ thường là dạng tinh thể chứa 44 - 46% N, cũng cú dạng dung dịch chứa 400 g urờ/lớt hoặc 184 g nitơ/lớt. Sử dụng urờ khụng hợp lý hoặc quỏ liều cú thể gõy ngộ độc urờ.
Liều 30g urờ/100kg thể trọng cho uống 1 lần/ngày cú thể gõy chết hay ngộ độc mạnh nếu con vật nhịn đúi hoặc ăn ớt thức ăn gluxit đễ lờn men như bột, đường. Nếu urờ dựng với khẩu phần giàu ngũ cốc thỡ liều độc trờn 50g/100kg thể trọng.
Dấu hiệu độc xuất hiện rất sớm (chỉ 1/2 giờ sau khi ăn), nồng độ amoniac dịch dạ cỏ đạt tới 1.000mg/l. Biểu hiện ngộ độc urờ là tiết rất nhiều nước bọt quanh mồm, khú thở, thần kinh bị kớch thớch và chết.
Chữa độc urờ bằng cỏch cho uống 5 - 7 lớt dung dịch dầu dấm (chứa 5 % axit axetic và dầu thực vật).
2.1.3 Urờ xử lý rơm rạ làm thức ăn cho trõu bũ
Rơm rạ cũng như cỏc phế phụ phẩm khỏc như (thõn cõy ngụ, bó mớa...) là loại thức ăn cú giỏ trị dinh dưỡng thấp do nghốo protein nhưng tỷ lệ xơ cao, tỷ lệ tiờu hoỏ thấp. Sử dụng urờ để kiềm hoỏ rơm rạ được ỏp dụng ở nhiều nước trờn thế giới, đặc biệt cỏc nước đang phỏt triển. Cỏc kết quả nghiờn cứu cho thấy hàm lượng protein trong rơm ủ với urờ tăng rừ rệt trong khi hàm lượng xơ thụ giảm đỏng kể (bảng 46).
Bảng 46. Thành phần hoỏ học của rơm xử lý urờ và rơm khụ
Thời gian bảo quản Rơm khụ Liều lượng urờ xử lý (X ± mx)
3 % 4 % 5 % Vật chất khụ ( %) Ngay sau xử lý 10 ngày 20 ngày 30 ngày 60 ngày 88,70 ±0,51 53,58 ± 0,79 53,29 ± 0,54 51,99 ± 0,41 51,98 ± 1,41 48,96 ± 0,50 54,38 ± 0,57 53,20 ± 0,28 52,58 ± 0,39 51,07 ± 0,86 49,77 ± 0,43 56,69 ± 0,43 56,41 ± 0,46 55,37 ± 0,33 54,25 ± 0,43 51,76 ± 0,57 Protein thụ ( %VCK) Ngay sau xử lý 10 ngày 20 ngày 30 ngày 60 ngày 3,41 ± 0,14 6,71 ± 0,22 6,41 ± 0,12 6,27 ± 0,13 6,28 ± 0,14 6,13 ± 0,08 7,35 ± 0,08 7,15 ± 0,12 6,90 ± 0,04 6,59 ± 0,13 6,27 ± 0,08 8,24 ± 0,08 8,408± 0,04 7,71 ± 0,15 7,25 ± 0,15 7,07 ± 0,05 Xơ thụ ( % VCK) Ngay sau xử lý 10 ngày 20 ngày 30 ngày 60 ngày 32,93 ± 0,47 32,48 ± 0,20 29,71 ± 0,11 29,26 ± 0,26 29,05 ± 0,31 27,90 ± 0,23 32,23 ± 0,13 29,54 ± 0,17 29,06 ± 0,26 28,54 ± 0,21 27,58 ± 0,23 32,16± 0,11 29,16 ± 0,08 28,96 ± 0,18 28,72 ± 0,21 27,40 ± 0,34 Nguồn: Nguyễn Xũn Bó và CTV, 1997.
Việc xử lý rơm bằng urờ đó làm tăng đỏng kể lượng ăn vào và khả năng tăng trọng của gia sỳc (bảng 47).
Bảng 47. Lượng ăn vào và tăng trọng của bũ ăn khẩu phần cú rơm ủ urờ và rơm khụ
Chỉ tiờu Nghiệm thức
Rơm ủ urờ 4% Rơm khụ + 4% urờ Rơm khụ Ăn vào (kg chất khụ/ngày):
+ 1 gia sỳc + 100kg thể trọng 4,57 2,96 3,72 2,49 1,50 1,03 Tăng trọng (g/ngày) 356,8 262,8 157,7 Nguồn: Nguyễn Xũn Bó và CTV, 1997.
2.1.4. Urờ trong thức ăn tinh
Urờ cú thể trộn vào thức ăn tinh cho loài nhai lại (theo luật của nhiều nước thỡ thức ăn thương phẩm chỉ được trộn vào khụng quỏ 6% urờ). Urờ được trộn thật đều với thức ăn giàu tinh bột, đụi khi trộn với rỉ mật để làm tăng hàm lượng đường và tăng độ ngon. Người ta tớnh ra rằng: 1kg ngũ cốc + 150g urờ tương đương với 1 kg khụ dầu giàu đạm. Sau đõy là một vớ dụ về một hỗn hợp thức ăn tinh chứa urờ:
Khụng urờ Với 2% urờ Với 3% urờ
Ngũ cốc (%) 66 78 85
Khụ dầu lạc (%) 31 17 9
Urờ (%) - 2 3
Khoỏng bổ sung 3 3 3
2.1.5 Urờ trong bỏnh đa dinh dưỡng (multinutrient-block)
Bỏnh đa dinh dưỡng là một dạng chế phẩm bổ sung, được ộp thành bỏnh để bổ sung cho khẩu phần cơ sở là thức ăn cú chất lượng thấp. Bỏnh dinh dưỡng chủ yếu là để cung cấp đồng thời cỏc chất dinh dưỡng cần thiết như N dễ phõn giải, khoỏng , vitamin, axit amin hoặc peptit và năng lượng dễ lờn men cho vi sinh vật dạ cỏ. Khụng cú một cụng thức tiờu chuẩn nào cho bỏnh đa dinh dưỡng mà tựy theo nhu cầu của gia sỳc và nguyờn liệu của từng địa phương (bảng 48). Tuy nhiờn, nguyờn liệu để làm bỏnh đa dinh dưỡng như: Urờ, rĩ mật, khoỏng, cỏc chất kết dớnh (xi măng, vụi sống, đất sột), cỏc chất xơ và cỏc thành phần khỏc (khụ dầu, chất độn chuồng gà, bột thịt, bột cỏ.., cỏc muối phot pho như di-can xi).
Bảng 48. Một số cụng thức bỏnh dinh dưỡng ở nước ta
Cụng thức 1 Cụng thức 2 Cụng thức 3
Rĩ mật 52 % Rĩ mật 25 % Rĩ mật 40 % Bột bó mớa 20 % Bột bó mớa 30 % Bột bó mớa 30 % Bột dõy lạc 20 % Cỏm 15 % Cỏm gạo 10 % Urờ 3 % U rờ 10 % U rờ 4 % H. Hợp khoỏng 1 % Xỏc men 14 % H. Hợp khoỏng 1 % Muối ăn 2 % CaO 6 % Muối ăn 5 % Vụi bột 2 % Bột sắn 10 % Bỏnh đa dinh dưỡng cú ưu điểm: đú là hỗn hợp bổ sung dinh dưỡng cú tớnh chất xỳc tỏc đối với vi sinh vật dạ cỏ làm tăng số lượng vi sinh vật dạ cỏ nờn cú lợi cho cỏc
quỏ trỡnh lờn men, ngoài ra cũn tăng lượng protein cung cấp cho vật chủ. Bỏnh dinh dưỡng cũn bổ sung khoỏng, dễ vận chuyển và sử dụng và đặc biệt hạn chế nguy cơ ngộ độc urờ. Tuỳ điều kiện từng vựng nguyờn liệu và tỷ lệ cỏc loại trờn cú thể thay đổi.
2.2. Một số axit amin là “ yếu tố hạn chế”
“Yếu tố hạn chế” của một thức ăn là axit amin mà số lượng khụng đủ đó hạn chế sự lợi dụng những axit amin khỏc của thức ăn đú. Axit amin thiếu nhiều nhất so với nhu cầu và làm giảm hiệu suất protein lớn nhất được gọi là “yếu tố hạn chế thứ nhất” và cứ theo cỏch định nghĩa này thỡ cú “yếu tố hạn chế thứ hai”....
2.3. Nguyờn tỏc bổ sung axit amin cụng nghiệp
- Chỉ bổ sung “yếu tố hạn chế”, bổ sung “yếu tố hạn chế thứ nhất” rồi mới bổ sung “yếu tố hạn chế thứ hai”. Nếu làm ngược lại thỡ cú hại (sinh trưởng giảm, tiờu tốn thức ăn tăng...)
- Cơ thể chỉ tổng hợp protein từ một mẫu axit amin cõn đối. Bổ sung axit amin hạn chế để tạo sự cõn đối, nếu bổ sung axit amin khụng hạn chế thỡ làm mất sự cõn đối.
Với khẩu phần cho gà chứa đỗ tương và ngũ cốc thỡ yếu tố hạn chế thứ nhất là