TRỨNG
Chất dinh dưỡng là các chất có trong thức ăn mà cơ thể sử dụng để duy trì các hoạt động của cơ thể, giúp gia cầm khỏe mạnh và tăng trưởng. Nhu cầu dinh dưỡng cho gia cầm rất phức tạp, phụ thuộc vào giống, loài, tuổi, giới tính. Trong từng giống, loài tùy theo giai đọan phát triển khác nhau mà nhu cầu dinh dưỡng khác nhau. Cân đối nhu cầu và thành phần các chất dinh dưỡng cần thiết trong khẩu phần của gia súc, gia cầm là biện pháp quan trọng nhằm tăng năng suất và hiệu quả trong chăn nuôi [8, 79]. Có hơn 40 hợp chất và nguyên tố là các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự sống, tăng trưởng và sinh sản của gia cầm. Dựa vào thành phần hóa học và chức năng, các chất dinh dưỡng cần thiết cho gia cầm được chia thành 6 nhóm hợp chất khác nhau là nước, protein, glucid, lipid, vitamin và khoáng chất. Để duy trì tốt sức khỏe và các hoạt động của cơ thể, trong thức ăn gia cầm phải có đủ 6 nhóm trên với tỷ lệ thích hợp. Nếu thiếu hụt một trong các nhóm trên thì sự tăng trưởng, sinh sản, chất lượng vỏ trứng, sản lượng trứng, sản lượng thịt, … có thể giảm đáng kể [44-47].
như nguồn nguyên liệu dùng trong dinh dưỡng gia cầm [8, 9, 12, 93-94]. Trong luận án này, chúng tôi chỉ trình bày về vai trò dinh dưỡng của protein và acid amin, vai trò của sắc tố carotenoid và vai trò của phytase đối với gia cầm đẻ trứng.
1.3.1 Vai trò dinh dưỡng của protein và acid amin 1.3.1.1 Vai trò dinh dưỡng của protein và acid amin
Protein thuộc nhóm chất dinh dưỡng sinh năng lượng chiếm tỷ lệ thứ hai sau các chất glucid (đường, bột). Protein là nguồn nguyên liệu chính để gia cầm sản xuất ra các sản phẩm thịt, trứng cung cấp nguồn thực phẩm giàu protein cho con người. Đối với gà, giai đoạn đẻ trứng khẩu phần phải có 18 ÷ 19% (theo Klg) protein thô và gà phải ăn được 100 ÷ 110 g/mỗi ngày [8, 79, 101].
Thực chất gia cầm cần acid amin trong thức ăn dưới dạng protein chứ không cần protein. Nhu cầu acid amin và nhu cầu protein thô trong thức ăn có mối quan hệ mật thiết với nhau [105].
Có 11 loại acid amin thiết yếu ở gia cầm gồm methionin, lysin, threonin, tryptophan, phenylalanin, leucin, isoleucin, valin, histidin, arginin và glycin. Trong đó, 4 loại thường có giới hạn trong thức ăn theo thứ tự (có giới hạn nhiều đến ít) là methionin, lysin, theonin và tryptophan. Trong thực tiễn khi cân bằng các acid amin thiết yếu ở gia cầm, các acid amin giới hạn này có vai trò quan trọng, quyết định sự tổng hợp protein trong cơ thể. Cơ thể chỉ tổng hợp protein từ một mẫu acid amin cân đối. Bổ sung acid amin giới hạn để tạo sự cân đối, nếu bổ sung acid amin không giới hạn thì làm mất sự cân đối [93]. Khi các acid amin thiết yếu được cân đối giữa chúng với nhau và giữa chúng với mức năng lượng được cung cấp thì nhu cầu protein thô trong thức ăn gia cầm sẽ giảm nhất là khi thời tiết nóng [123]. Đồng thời khi khẩu phần thức ăn được bổ sung các acid amin giới hạn trên sẽ cải thiện được sức đẻ trứng của gà [9]. Người ta thường bổ sung acid amin cho gà từ nhiều nguồn protein khác nhau như bột cá, bột thịt xương, bột máu, đậu tương, khô dầu và sinh khối vi sinh vật, … [12].
trứng [79]. (Xem các dạng năng lượng ở phụ lục 5.1.5 và khuyến cáo về tỷ lệ tối đa của một số nguyên liệu trong thức ăn hỗn hợp cho gia cầm ở phụ lục 5.1.6 [12]).
1.3.1.2 Sựđáp ứng nhu cầu protein của nấm men
Trong thế giới vi sinh vật, giữa các loài tảo, nấm men và vi khuẩn không gây bệnh có nhiều chủng là những nguồn protein hoàn thiện. Protein từ nấm men có giá trị dinh dưỡng cao. Sinh khối của chúng sau khi lên men và tách khỏi môi trường nuôi cấy chứa nhiều chất có giá trị dinh dưỡng, trong đó hàm lượng protein chiếm 40 ÷ 70% trọng lượng khô. Trong protein nấm men có đủ các thành phần acid amin, đặc biệt là các acid amin không thay thế và các vitamin (nhất là vitamin B12), do đó chúng có vai trò quan trọng trong lĩnh vực thực phẩm và chăn nuôi [10]. Thực tế hiện nay trên thế giới nguồn protein từ vi sinh vật nói chung và nấm men nói riêng đã trở thành một thương phẩm quan trọng. Chúng góp phần khắc phục nạn thiếu protein cho gia súc, gia cầm tạo điều kiện tăng thêm lượng thịt, sữa, trứng trong khẩu phần của con người [12].
1.3.2 Vai trò của sắc tố carotenoid đối với gà đẻ
Đặc điểm sinh lý của gà ở giai đoạn đẻ trứng rất cần sắc tố carotenoid do chúng có vai trò sinh học rất quan trọng [64, 79]. Cụ thể như sau:
1.3.2.1 Carotenoid là các chất chống oxi hoá (antioxidants) bảo vệ buồng trứng
Sắc tố carotenoid dù không có tác dụng chuyển hóa thành vitamin A nhưng là các chất chống oxi hóa rất tốt giúp bảo vệ buồng trứng. Nếu thiếu sắc tố carotenoid trong khẩu phần gà sẽ giảm tỷ lệ đẻ và trứng giảm tỷ lệấp nở [9, 106], chất lượng vỏ trứng kém [138].
1.3.2.2 Carotenoid là nguồn cung cấp beta-carotene và vitamin A cho gia cầm
Qua nhiều thập kỷ thí nghiệm về vitamin A và carotene trên gia cầm, người ta đã xác định rằng carotene ngoài việc tạo ra vitamin A, còn có vai trò sinh học riêng của nó [97, 104]. Lotthammer và cộng sự (1979) [97] đã phát hiện rằng nếu chỉ cung cấp đủ nhu cầu vitamin A cho thú sinh sản vẫn chưa đủ vì khi thiếu beta-carotene thì hoạt động chống oxi hóa của thể vàng (nơi chứa nhiều carotene) sẽ bị trở ngại, sự tổng hợp
progesterol cũng sẽ bị ngăn cản.
Theo kết quả nghiên cứu của Dương Thanh Liêm (1977), sự cung cấp quá dư thừa carotene trong thức ăn gia cầm chẳng những không nâng cao hàm lượng vitamin A trong huyết tương mà lại còn có tác dụng hạ thấp hàm lượng vitamin A trong huyết tương gà thịt [8].
Khi khẩu phần thiếu vitamin A thì khả năng nhìn và phát hiện thức ăn của gà rất kém. Mặt khác, đối với gà đẻ trứng giống, khi thiếu vitamin A tỷ lệđẻ, ấp nở thấp đồng thời gà con mới nở rất yếu, tỷ lệ nuôi sống thấp, tỷ lệ còi cọc tăng lên [8, 94]. Để khắc phục tình trạng trên người ta thường dùng cỏ khô, bắp vàng, thức ăn xanh làm nguồn cung cấp vitamin A cho gà [101].
1.3.2.3 Carotenoid là nguồn cung cấp sắc tố cho lòng đỏ trứng
Ngoài chức năng chống oxi hóa, bảo vệ tế bào và bảo vệ buồng trứng, carotenoid còn có vai trò quan trọng trong việc làm tăng sắc tố cho màu lòng đỏ trứng, màu da gà [84, 101, 106]. Theo Karadas Filiz và cộng sự (2005) [84] khi bổ sung carotenoid vào khẩu phần ăn của gà, chỉ sau 7 ngày sẽ làm tăng đáng kể hàm lượng carotenoid trong lòng đỏ trứng (có thể tăng 22 lần so với trứng gà của lô đối chứng). Karadas Filiz và cộng sự còn cho biết ảnh hưởng của carotenoid trong khẩu phần thức ăn lên lòng đỏ trứng rất nhanh, trong khi tác dụng lên gan phải sau ít nhất 14 ngày.
1.3.3 Vai trò của enzyme phytase 1.3.3.1 Sơ lược về enzyme phytase
Phytase (myo- inositol hexakisphosphat phosphohydrolase) (EC 3.1.3.26) là enzyme xúc tác phản ứng thủy giải liên kết monophosphoester của acid phytic (hoặc muối phytate) giải phóng orthophosphat vô cơ và các dẫn xuất myo-inositol chứa ít nhóm phosphat hơn hay myo- inositol tự do [31].
Phytase từ những nguồn thu nhận khác nhau sẽ có nhiệt độ hoạt động tối ưu khác nhau. Nhìn chung, nhiệt độ thích hợp của phytase là từ 45 ÷ 60oC, tốt nhất là ở khoảng 50 ÷ 55oC [17, 31].
1.3.3.2 Vai trò của enzyme phytase với dinh dưỡng gia cầm
Acid phytic (myo-inositol hexakisphosphate) có dạng ester của đường inositol với acid phosphoic. Phytate là muối của acid phytic với các kim loại hoặc các chất hữu cơ khác. Trong tự nhiên, acid phytic tồn tại chủ yếu ở dạng muối phytate với các ion kim loại Ca2+, Mg2+, Zn2+ và Fe2+, ... Phytate cũng tạo phức với tinh bột, protein và các chất hữu cơ khác. Trong đó, phức hợp với Ca2+,Mg2+được gọi là hợp chất phytin [101]. Nối liên kết phosphodiester trong phân tử acid phytic rất bền vững, không thể dễ dàng bị phân cắt bởi các tác nhân vật lý, hóa học, hay bất kỳ một enzyme phosphatase nào (trừ phytase). Phytase là enzyme duy nhất phân cắt được các nhóm phosphat của acid phytic. Enzyme này phân giải nhóm orthophosphat từ acid phytic có nhiều trong các hạt ngũ cốc và phụ phẩm để giải phóng ra chủ yếu là phosphor [120].
Trong thức ăn hỗn hợp của gia cầm chủ yếu là thức ăn hạt và các loại hạt này có chứa phosphor chủ yếu ở dạng phytate. Mặt khác, gia cầm không tổng hợp được phytase nên khả năng tiêu hoá thức ăn của chúng có giới hạn, một lượng lớn phosphor có mặt trong phân tử phytate sẽ không được tiêu hóa và thải ra ngoài theo phân cùng với một phần các chất hữu cơ và khoáng chất vi lượng. Vì vậy việc bổ sung phytase vào khẩu phần thức ăn cho gà có ý nghĩa quan trọng để cải thiện việc hấp thu phosphor [101, 102].
Như mô tả ở hình 1.8, sự hiện diện của phytase trong thức ăn sẽ cải thiện được khả năng tiêu hóa các thành phần dinh dưỡng khác như nitơ, các acid amin, tăng khả năng hấp thu các khoáng chất khác Ca2+, Zn2+, Mg2+, Fe2+, …[101]. Nó giúp làm tăng trọng lượng cơ thể gà, hàm lượng phosphor và calci trong xương [149], sản lượng thịt, chất lượng thịt và chất lượng vỏ trứng [72, 138]. Tác dụng của phytase đối với gia cầm còn tùy thuộc giống vi sinh vật, hàm lượng enzyme, nhiệt độ và pH tối ưu cho hoạt động enzyme [17], hàm lượng khoáng có trong thức ăn (Ca, Fe, Mg, Cu và Zn), phương pháp sản xuất thức ăn, dạng thức ăn hỗn hợp (dạng viên, bột hay lỏng), giai đoạn bổ sung phytase (sau khi tạo viên hay trong khi phối trộn), dạng và mức độ chuyển hóa
vitamin D, tình trạng bệnh tật của vật nuôi và nhiều yếu tố khác. Để ứng dụng được trong công nghiệp thức ăn chăn nuôi, phytase phải có hoạt tính cao, thích hợp với giá trị pH trong hệ thống tiêu hóa [156].
1.3.3.3 Vai trò của enzyme phytase với môi trường chăn nuôi
Phytase có trong khẩu phần thức ăn còn có tác dụng giúp cho các polysaccharid không phải là tinh bột bị phân hủy nên không giữ nước giúp cho nền chuồng khô ráo hơn, giảm mùi hôi. Đặc biệt là phytase làm giảm sự bài tiết phosphor vào phân, từđó hạn chếđược ô nhiễm phosphor vào trong đất và trong nước ngầm [9].
Tóm lại, giống nấm men Rhodotorula bao gồm rất nhiều loài và hiện cũng đã được các nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu nhiều vềđặc điểm phân loại, khả năng tổng hợp sắc tố carotenoid (β-carotene, γ-carotene, torulene và torularhodin), tổng hợp protein đơn bào và chất béo. Trên thế giới rất ít nghiên cứu sử dụng phương pháp LBR (hay còn gọi là phương pháp nuôi cấy bề mặt) với đối tượng nấm men nói chung và
Rhodotorula nói riêng để thu nhận chế phẩm làm thức ăn chăn nuôi. Trong luận án này, chúng tôi quan tâm đến quá trình LBR của nấm men Rhodotorula vì định hướng chính của đề tài là nghiên cứu chuyển các nguồn nguyên liệu thức ăn thông thường của gia cầm thành nguồn thức ăn có giá trị cao. Ưu điểm của phương pháp lên men bề mặt khi được ứng dụng vào việc thu nhận chế phẩm làm thức ăn chăn nuôi là chúng ta có thể sử dụng toàn bộ canh trường nuôi cấy cùng với các chất có hoạt tính sinh học do vi sinh vật tổng hợp được trong quá trình nuôi cấy, không cần qua giai đoạn tách sinh khối tế bào như trong phương pháp lên men chìm. Các yếu tốảnh hưởng đến quá trình LBR được tìm hiểu, tổng hợp để phục vụ cho quá trình thực hiện các thí nghiệm đạt hiệu quả cao nhất. Ngoài ra vai trò dinh dưỡng của protein, acid amin, carotenoid và phytase đối với gia cầm đẻ trứng cũng được nghiên cứu để sử dụng làm cơ sở đánh giá giá trị của chế phẩm sinh học thu được từ quá trình LBR nấm men Rhodotorula đến gia cầm đẻ trứng.
Chương 2
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 PHÂN LẬP VÀ ĐỊNH DANH NẤM MEN RHODOTORULA 2.1.1 Vật liệu phân lập