Nghiên cứu xác định nhu cầu năng lượng cho duy trì của bò sữa lai ¾ HF ở các mức khối lượng khác nhau

Nghiên cứu xác định nhu cầu năng lượng cho duy trì của bò sữa lai ¾ HF ở các mức khối lượng khác nhau

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN CHĂN NUÔI

LÊ MINH LỊNH

NGHIÊN CỨU XÁC ðỊNH NHU CẦU NĂNG LƯỢNG CHO DUY TRÌ CỦA BÒ SỮA LAI ¾ HF

Ở CÁC MỨC KHỐI LƯỢNG KHÁC NHAU

Chuyên ngành : DINH DƯỠNG VÀ THỨC ĂN CHĂN NUÔI

Mã số : 62 - 62 - 45 - 01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 PGS.TS Vũ Chí Cương

2 TS Vũ Văn Nội

HÀ NỘI - 2012

CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN ADF Xơ không tan trong môi trường a xít (Acid detergent fiber)

BW Khối lượng cơ thể (Body weight)

CP Protein thô (Crude protein)

CF Xơ thô (Crude fiber)

DE Năng lượng tiêu hóa (Digestible energy)

DM Vật chất khô (Dry matter)

EE Mỡ (Ether extract)

FHP Nhiệt sản sinh ở trạng thái trao ñổi ñói (Fasting heat production)

GE Năng lượng thô (Gross energy)

HF Holstein Friesian

HI Nhiệt gia tăng (Heat increatment)

HP Tổng nhiệt sản sinh (Heat production)

ME Năng lượng trao ñổi (Metabolisable energy)

MEm Năng lượng trao ñổi cho duy trì (Metabolisable energy for maintain) NDF Xơ không tan trong môi trường trung tính (Neutral detergent fiber)

NE Năng lượng thuần (Net energy)

NEm Năng lượng thuần cho duy trì (Net energy for maintain)

OM Chất hữu cơ (Organic matter)

RE Năng lượng tích luỹ (Retention energy)

RQ Thương số hô hấp (Respiration quotient)

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TðKL Thay ñổi khối lượng

W0,75 Khốilượng trao ñổi (Metabolic weight)

MỤC LỤC

Trang

CHƯƠNG I MỞ ðẦU 1

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ðỀ TÀI 1

1.2 MỤC ðÍCH CỦA ðỀ TÀI 2

CHƯƠNG II TỔNG QUAN TÀI LIỆU VỀ NGHIÊN CỨU NHU CẦU NĂNG LƯỢNG CHO DUY TRÌ Ở BÒ SỮA 3

2.1 CÁC HỆ THỐNG ðÁNH GIÁ GIÁ TRỊ NĂNG LƯỢNG 3

2.1.1 ðịnh nghĩa và ñơn vị ño năng lượng 3

2.1.2 Các dạng năng lượng của thức ăn 4

2.1.3 Phương pháp ño nhiệt lượng và năng lượng tích lũy 6

2.2 NHU CẦU NĂNG LƯỢNG CHO DUY TRÌ 14

2.2.1 Phương pháp tính nhu cầu năng lượng thuần cho duy trì (NEm) 14

2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng ñến nhu cầu năng lượng cho duy trì 15

2.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ NHU CẦU NĂNG LƯỢNG TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 18

2.3.1 Tình hình nghiên cứu về nhu cầu năng lượng ngoài nước 18

2.3.2 Tình hình nghiên cứu về nhu cầu năng lượng trong nước 22

CHƯƠNG III ƯỚC TÍNH NHU CẦU NĂNG LƯỢNG TRAO ðỔI (MEm) VÀ NĂNG LƯỢNG THUẦN (NEm) CHO DUY TRÌ CỦA BÒ TƠ LỠ HƯỚNG SỮA LAI 3/4 HF BẰNG HAI PHƯƠNG PHÁP KHÁC NHAU 25

3.1 ðẶT VẤN ðỀ 25

3.2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

3.3 KẾT QUẢ 30

3.3.1 Nhu cầu năng lượng trao ñổi cho duy trì 30

3.3.2 Nhu cầu năng lượng thuần cho duy trì 37

3.4 THẢO LUẬN 41

3.5 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 45

CHƯƠNG IV ƯỚC TÍNH NHU CẦU NĂNG LƯỢNG THUẦN CHO DUY TRÌ (NEm) CỦA BÒ TƠ LỠ HƯỚNG SỮA VÀ BÒ CẠN SỮA LAI 3/4 HF BẰNG PHƯƠNG PHÁP

ðO NHIỆT LƯỢNG GIÁN TIẾP THÔNG QUA BUỒNG HÔ HẤP (RESPIRATION

CHAMBER) 47

4.1 ðẶT VẤN ðỀ 47

4.2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 48

4.3 KẾT QUẢ 50

4.3.2 Bò cái cạn sữa không chửa 54

4.4 THẢO LUẬN 58

4.5 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 61

CHƯƠNG V KIỂM TRA NHU CẦU NĂNG LƯỢNG THUẦN CHO DUY TRÌ (NEm) CỦA BÒ SỮA LAI 3/4 HF TẠI VIỆT NAM BẰNG CÁC THÍ NGHIỆM NUÔI DƯỠNG TRONG ðIỀU KIỆN SẢN XUẤT 62

5.1 ðẶT VẤN ðỀ 62

5.2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 63

5.3 KẾT QUẢ 66

5.4 THẢO LUẬN 72

5.5 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 75

CHƯƠNG VI HIỆU CHỈNH GIÁ TRỊ NHU CẦU NĂNG LƯỢNG THUẦN CHO DUY TRÌ CỦA BÒ CÁI TƠ LỠ LAI 3/4 HF Ở CÁC MỨC KHỐI LƯỢNG KHÁC NHAU BẰNG THÍ NGHIỆM NUÔI DƯỠNG 76

6.1 ðẶT VẤN ðỀ 76

6.2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 76

6.3 KẾT QUẢ 80

6.4 THẢO LUẬN 86

6.5 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 88

CHƯƠNG VII THẢO LUẬN CHUNG 89

CHƯƠNG VIII KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ CHUNG 92

8.1 KẾT LUẬN CHUNG 92

8.2 ðỀ NGHỊ CHUNG 92

NHỮNG CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ðà CÔNG BỐ LIÊN QUAN ðẾN LUẬN ÁN 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM BUỒNG HÔ HẤP 102

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang Bảng 2.1 Tính toán nhiệt sản xuất ra của 1 bê từ các số liệu trao ñổi hô hấp và ni tơ bài tiết

trong nước tiểu 10

Bảng 2.2 Cách tính năng lượng tích lũy và nhiệt lượng của cừu từ thí nghiệm cân bằng ni-tơ và carbon 12

Bảng 2.3 Ước tính năng lượng tích lũy và nhiệt sản xuất ở gia cầm sử dụng kỹ thuật giết mổ so sánh 14

Bảng 3.1 Thành phần hóa học của các thức ăn thử nghiệm (% tính theo chất khô) 27

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của phương pháp xác ñịnh ñến GE, DE (MJ/ngày) và hệ số tiêu hóa năng lượng 30

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của phương pháp xác ñịnh ñến ME và tỷ lệ ME/GE của thức ăn 33

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của phương pháp xác ñịnh ñến GE, DE và ME của thức ăn 34

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của phương pháp xác ñịnh ñến nhu cầu ME cho duy trì 35

Bảng 3.6 Ảnh hưởng của loại thức ăn ñến NE ăn vào 38

Bảng 3.7 Ảnh hưởng của loại thức ăn ñến nhu cầu năng lượng thuần cho duy trì (NE m ) 38

Bảng 3.8 Giá trị NE (MJ/kg ngày), mật ñộ NE (MJ/gDM) và nhu cầu NE m tính theo công thức của INRA (1989) và ARC (1980) 40

Bảng 3.9 Tóm tắt nhu cầu năng lượng trao ñổi cho duy trì (ME m ) ở bò ñang vắt sữa của một số tác giả sử dụng phương pháp hồi qui và các số liệu trao ñổi nhiệt 42

Bảng 3.10 NE m của bò cái sữa cho ăn khẩu phần cơ sở là cỏ khô 44

Bảng 4.1 Lượng O 2 tiêu thụ, CH 4 và CO 2 thải ra (lít/ngày) và tổng FHP (KJ/ngày) theo nhóm khối lượng (Mean±SE; n = 5 cho mỗi nhóm khối lượng) 51

Bảng 4.2 Lượng O 2 tiêu thụ, CH 4 và CO 2 thải ra (lít/kgW0,75) và tổng FHP (KJ/kgW0,75) hay nhu cầu NE cho duy trì theo nhóm khối lượng (Mean±SE; n = 5 cho mỗi nhóm khối lượng) 52 Bảng 4.3 Hệ số chuyển hóa năng lượng trao ñổi sang năng lượng thuần cho duy trì (k m ) xác ñịnh trên các nhóm thức ăn khác nhau 52

Bảng 4.4 Lượng O 2 tiêu thụ, CH 4 và CO 2 thải ra và tổng FHP hay nhu cầu năng lượng thuần cho duy trì tính chung cho các nhóm khối lượng 53

Bảng 4.5 Các phương trình hồi qui giữa lượng CH 4 sản sinh với FHP và giữa FHP với khối

lượng sống và khối lượng trao ñổi 54

Bảng 4.6 Lượng O 2 tiêu thụ, CH 4 và CO 2 thải ra (lít/ngày) và tổng FHP (KJ/ngày) của bò thí nghiệm theo nhóm khối lượng (Mean ±SE; n = 6 cho mỗi nhóm khối lượng) .55

Bảng 4.7 Lượng O 2 tiêu thụ, CH 4 và CO 2 thải ra (lít/kgW0,75) và tổng lượng FHP (KJ/kgW0,75) hay nhu cầu năng lượng thuần cho duy trì của bò thí nghiệm theo nhóm khối lượng (Mean ±SE; n = 6 cho mỗi nhóm khối lượng) .56

Bảng 4.8 Lượng O 2 tiêu thụ, CH 4 và CO 2 thải ra và tổng lượng FHP hay nhu cầu năng lượng thuần cho duy trì của bò thí nghiệm tính chung cho các nhóm khối lượng 56

Bảng 4.9 Các phương trình hồi qui giữa lượng FHP với khối lượng bò thí nghiệm 57

Bảng 4.10 NE m của bò cái sữa cho ăn khẩu phần khác nhau công bố từ năm 1997 60

Bảng 5.1 Nhu cầu năng lượng cho mang thai bốn tháng cuối của bò sữa 65

Bảng 5.2 Thành phần hoá học và năng lượng trao ñổi của các loại thức ăn thí nghiệm 67

Bảng 5.4 Nhu cầu năng lượng trao ñổi và năng lượng thuần cho duy trì sữa của bò cái ñang cho sữa 3/4 HF 68

Bảng 5.5 Chất khô ăn vào (kg/ngày), ME ăn vào (MJ/ngày), khối lượng cơ thể (kg), thay ñổi khối lượng (kg/ngày), tháng vắt sữa, năng suất sữa tiêu chuẩn (kg), tháng mang thai (tháng) của bò cái ñang cho sữa lai 3/4 HF theo giai ñoạn cho sữa 69

Bảng 5.6 Nhu cầu năng lượng trao ñổi và năng lượng thuần cho duy trì của bò cái ñang cho sữa lai 3/4 HF theo giai ñoạn cho sữa 70

Bảng 5.7 Quan hệ giữa năng suất sữa tiêu chuẩn với DM ăn vào, năng lượng ME ăn vào và thay ñổi khối lượng 71

Bảng 5.8 Tóm tắt nhu cầu năng lượng trao ñổi cho duy trì (ME m ) ở bò ñang vắt sữa của một số tác giả sử dụng phương pháp hồi qui và các số liệu trao ñổi nhiệt 73

Bảng 6.1 Sơ ñồ bố trí thí nghiệm cho mỗi thí nghiệm 77

Bảng 6.2 Thành phần hóa học của cỏ voi cắt tái sinh lúc 40 ngày và cám gạo loại 1 77

Bảng 6.3 Tỷ lệ tiêu hóa của cỏ voi cắt tái sinh lúc 40 ngày và cám gạo loại 1 (%) .77

Bảng 6.4 Giá trị năng lượng của cỏ voi cắt tái sinh lúc 40 ngày và cám gạo loại 1 (Kcal/kg DM) 78

Bảng 6.5 Nhu cầu năng lượng cho duy trì của bò cái tơ lỡ 3/4 HF ở mức khối lượng 200 kg 81 Bảng 6.6 Nhu cầu năng lượng cho duy trì của bò cái tơ lỡ 3/4 HF ở mức khối lượng 250 kg 82 Bảng 6.7 Nhu cầu năng lượng cho duy trì của bò cái tơ lỡ 3/4 HF ở mức khối lượng 300 kg 83 Bảng 6.8 Tổng hợp nhu cầu năng lượng cho duy trì của bò cái tơ lỡ 3/4 HF ở 3 mức khối lượng 200, 250 và 300 kg 84 Bảng 6.9 Các phương trình hồi qui biểu diễn quan hệ giữa nhu cầu năng lượng cho duy trì và khối lượng trao ñổi W0,75 85 Bảng 7.1 Giá trị ME m (MJ/kg KL), ME m (MJ/kgW0,75), NE m (MJ/kgKL) và NE m

(MJ/kgW0,75) xác ñịnh bằng các phương pháp khác nhau 91

DANH MỤC CÁC SƠ ðỒ VÀ ðỒ THỊ

Trang

Sơ ñồ 2.1 Sự phân chia năng lượng thức ăn ở gia súc 5

ðồ thị 2.1 Phương pháp hiệu số ước tính nhiệt gia tăng của thức ăn 7

ðồ thị 3.1 Hồi qui giữa GE ăn vào (MJ/ngày) xác ñịnh trực tiếp với Bomb calorimeter và ước tính theo công thức của INRA (1989) 37

ðồ thị 3.2 Hồi qui giữa DE ăn vào (MJ/ngày) xác ñịnh trực tiếp với Bomb calorimeter và ước tính theo công thức của INRA (1989) 37

ðồ thị 3.3 Hồi qui giữa ME ăn vào (MJ/ngày) xác ñịnh trực tiếp với Bomb calorimeter và ước tính theo công thức của INRA (1989) 37

ðồ thị 3.4 Hồi qui giữa NE ăn vào (MJ/ngày) ước tính theo INRA (1989) và theo ARC (1980) 41

ðồ thị 3.5 Hồi qui giữa NE m (MJ/kgKL) ước tính theo INRA (1989) và theo ARC (1980) 41

ðồ thị 3.6 Hồi qui giữa NE m (MJ/kgW0,75) ước tính theo INRA (1989) và 41

theo ARC (1980) 41

ðồ thị 4.1 Quan hệ giữa FHP (KJ/kgW0,75) và khối lượng (kg) 58

ðồ thị 4.2 Quan hệ giữa FHP (KJ/kgW0,75) và khối lượng trao ñổi 58

ðồ thị 4.3 Quan hệ giữa FHP (KJ/ngày) và khối lượng (kg) 58

ðồ thị 4.4 Quan hệ giữa FHP (KJ/ngày) và khối lượng trao ñổi 58

ðồ thị 6.1 Quan hệ giữa năng lượng trao ñổi cho duy trì và khối lượng trao ñổi W0,75 85

ðồ thị 6.2 Quan hệ giữa năng lượng thuần cho duy trì và khối lượng trao ñổi W0,75 85

CHƯƠNG I MỞ ðẦU

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ðỀ TÀI

Kinh tế nước ta ñang phát triển liên tục với tốc ñộ cao nên nhu cầu tiêu thụ thực phẩm ngày càng tăng Những năm qua, sản lượng lương thực của nước ta không chỉ ñáp ứng ñủ nhu cầu tiêu dùng trong nước mà còn dư ñể xuất khẩu Tuy nhiên, sản phẩm chăn nuôi vẫn còn thiếu và phải nhập từ các nước ngoài Chính vì thế Bộ Nông nghiệp và PTNT ñã xác ñịnh trong thời gian tới cơ cấu sản xuất nông nghiệp cần chuyển dịch theo hướng ñẩy mạnh phát triển ngành chăn nuôi và bò sữa là một trong những ngành nghề ñược chính phủ ñặc biệt quan tâm Nhờ sự quan tâm này chỉ trong vài năm, ñàn bò sữa nước ta ñã phát triển nhanh chóng, theo số liệu của Tổng cục Thống kê ngày 01/10/2010, tổng ñàn bò sữa của cả nước tăng 11,31% so với năm

2009, từ 115.518 con lên 128.583 con, tăng thêm 13.065 con Cơ cấu giống bò sữa năm 2005 của cả nước chủ yếu là bò lai HF (90.608 con chiếm 84,65% tổng ñàn, trong

ñó lai 1/2 HF chiếm 24,16%; 3/4 HF chiếm 26,11% và trên 7/8 HF chiếm 34,38%) còn lại là bò HF thuần chủng (Viện Chăn nuôi, 2006) Tuy nhiên, sự tăng trưởng quá nhanh ñang làm cho chăn nuôi bò sữa trở nên kém bền vững

ðể chăn nuôi bò sữa có thể phát triển một cách bền vững thì yếu tố quan trọng nhất là làm sao ñể chăn nuôi có lãi Cùng với việc Việt Nam ñã chính thức gia nhập tổ chức thương mại thế giới (WTO), việc ñảm bảo chăn nuôi bò sữa có lãi ngày càng trở nên khó khăn khi mà theo cam kết chúng ta sẽ phải giảm dần mức thuế nhập khẩu ñối các sản phẩm chăn nuôi nói chung và sữa nói riêng Giá sữa nhập khẩu giảm thấp hơn

sẽ buộc sản lượng sữa sản xuất trong nước phải tăng khả năng cạnh tranh hơn nữa và một trong những giải pháp quan trọng là làm sao ñể hạ giá thành sản xuất sữa

Vì thức ăn chiếm tỷ lệ rất cao trong giá thành sản xuất sữa nên chi phí thức ăn ñóng vai trò quyết ñịnh ñến lợi nhuận của ngành chăn nuôi Bởi vậy, việc xác ñịnh nhu cầu năng lượng duy trì cho bò sữa nuôi trong ñiều kiện nhiệt - ẩm cao, thực liệu là thức ăn bản ñịa có tỷ lệ tiêu hóa và mật ñộ năng lượng thấp là rất cần thiết Trên cơ sở

ñó, việc xây dựng khẩu phần ăn cân ñối và ñảm bảo nhu cầu dinh dưỡng cho bò từ nguồn thức ăn bản ñịa rẻ tiền sẽ góp phần ñáng kể trong việc hạ thấp giá thành sản phẩm của ngành chăn nuôi bò sữa ở Việt nam

Nhu cầu năng lượng cho duy trì và sản xuất của bò sữa phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như giống, loại thức ăn, môi trường nuôi dưỡng… nên việc sử dụng tiêu chuẩn

ăn của nước ngoài ñể lập khẩu phần cho ñàn bò sữa Việt Nam như hiện nay là chưa hợp lý, dẫn ñến lãng phí thức ăn làm cho giá thành sản xuất sữa cao Do ñó việc xây dựng tiêu chuẩn ăn cho bò sữa nuôi trong ñiều kiện Việt Nam là rất cần thiết, cho phép chúng ta xây dựng chế ñộ dinh dưỡng phù hợp hơn cho ñàn bò sữa, giúp người chăn nuôi bò sữa nâng cao hiệu quả nhờ tiết kiệm thức ăn, giảm giá thành sản xuất sữa ðể từng bước xây dựng và hoàn thiện tiêu chuẩn ăn cho bò sữa ở Việt Nam chúng tôi tiến hành ñề tài “Nghiên cứu xác ñịnh nhu cầu năng lượng cho duy trì của bò sữa lai 3/4 HF ở các mức khối lượng khác nhau”

1.2 MỤC ðÍCH CỦA ðỀ TÀI

Xác ñịnh nhu cầu năng lượng trao ñổi và năng lượng thuần cho duy trì của bò cái tơ lỡ và bò cái cạn sữa không mang thai 3/4 HF ở các mức khối lượng khác nhau bằng phương pháp ño nhiệt lượng trong buồng hô hấp và bằng các thí nghiệm nuôi dưỡng trong ñiều kiện sản xuất

CHƯƠNG II TỔNG QUAN TÀI LIỆU VỀ NGHIÊN CỨU NHU CẦU

NĂNG LƯỢNG CHO DUY TRÌ Ở BỊ SỮA

2.1 CÁC HỆ THỐNG ðÁNH GIÁ GIÁ TRỊ NĂNG LƯỢNG

2.1.1 ðịnh nghĩa và đơn vị đo năng lượng

Từ năng lượng bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp và cĩ nghĩa là cơng việc “in work” (en ergon) Cơng việc của tế bào là co bĩp tự thân, vận chuyển tích cực các phân tử và ion, tổng hợp các đại phân tử từ các phân tử nhỏ bé Nguồn năng lượng cho các hoạt động này là năng lượng hĩa học dự trữ trong thức ăn gia súc ăn vào Các cầu nối năng lượng giữa các nguyên tử hoặc phân tử chính là nguồn năng lượng tiềm năng, nguồn năng lượng này được giải phĩng khi các cầu nối trên bị bẻ gãy Khi các hợp chất hĩa học được chuyển từ loại hợp chất cĩ mức năng lượng cao sang các hợp chất cĩ mức năng lượng thấp, một phần năng lượng được giải phĩng để sử dụng cho các hoạt động hữu dụng theo cơng thức:

Năng lượng thường được biểu thị là giá trị nhiên liệu của thức ăn gia súc và được tích lũy ở ba nhĩm chất dinh dưỡng chính là carbohydrate, protein và mỡ Việc biểu thị như vậy cho phép chúng ta xây dựng được quan hệ về lượng giữa các chất dinh dưỡng

ăn vào và hiệu quả dinh dưỡng - cơ sở để dự đốn năng suất gia súc

ðơn vị đo năng lượng điện, cơ khí và hĩa học là joule (J) Joule cũng cĩ thể chuyển đổi thành calorie (cal) Một calorie bằng 4,184 joule và được định nghĩa là nhiệt cần thiết để nâng nhiệt độ của 1 g nước từ 16,5 lên 17,5oC Trong thực tế, calorie quá nhỏ nên người ta thường dùng đơn vị kilocalorie (kcal) (1 kcal = 1000 cal) và

megacalorie (Mcal) (Mcal = 1000 kcal)

2.1.2 Các dạng năng lượng của thức ăn

Khi gia súc thu nạp thức ăn, chỉ một phần năng lượng trong thức ăn ñược tích lũy và sử dụng cho mục ñích sản xuất, còn một phần bị ñào thải ra ngoài qua phân, nước tiểu, khí mê tan, nhiệt sản sinh vv… Quá trình ñào thải năng lượng từ thức ăn sau khi gia súc ăn ñược mô tả trong sơ ñồ 2.1 ðể xác ñịnh phần năng lượng khác nhau trong quá trình tiêu hóa thức ăn, người ta sử dụng các khái niệm năng lượng thô, năng lượng tiêu hóa, năng lượng trao ñổi và năng lượng thuần

2.1.2.1 Năng lượng thô của thức ăn (Gross energy - GE)

Theo Mc Donald và cộng sự (2002), năng lượng thô là tổng lượng năng lượng hoá học có trong thức ăn khi ñược chuyển hoá thành nhiệt năng Năng lượng thô thường ñược xác ñịnh bằng cách ñốt thức ăn trong thiết bị ño bomb calorimeter

Yếu tố chính quyết ñịnh hàm lượng GE của một chất hữu cơ là mức ñộ oxy hoá của chúng biểu thị bằng tỷ lệ giữa hydro + carbon và oxy (H + C)/O2 Tất cả các loại carbohydrates có tỷ lệ này giống nhau và bởi vậy chúng có hàm lượng GE như nhau (khoảng 17,5 MJ/kg chất khô) Chất béo triglyceride ít nguyên tử oxy hơn so với các phân tử carbohydrates và do ñó có giá trị GE cao hơn (khoảng 39 MJ/kg chất khô) Giá trị GE của các a xít béo thường khác nhau và phụ thuộc vào chuỗi carbon mạch dài hay ngắn; các a xít béo mạch ngắn có giá trị GE thấp hơn Protein có giá trị GE cao hơn các phân tử carbohydrates, vì trong cấu trúc phân tử thường có chứa các nguyên

tố oxy hoá, nitơ và cũng có thể là lưu huỳnh

2.1.2.2 Năng lượng tiêu hoá (Digestible energy - DE)

Năng lượng tiêu hoá chính là phần năng lượng thô của một khối lượng ñơn vị thức ăn trừ ñi phần lượng năng lượng thô trong phân khi gia súc tiêu thụ khối lượng ñơn vị thức ăn ñó

Sơ ñồ 2.1 Sự phân chia năng lượng thức ăn ở gia súc

Nguồn:Mc Donald và cs (2002)

Năng lượng mất ñi ñược thể hiện trong khung bên tay trái

2.1.2.3 Năng lượng trao ñổi (Metabolisable energy - ME)

Năng lượng trao ñổi của thức ăn là năng lượng tiêu hoá trừ ñi phần năng lượng mất ñi trong nước tiểu và khí methan Năng lượng trong nước tiểu chủ yếu có trong các hợp chất chứa nitơ như urea, a xít uric, creatinine Ở gia súc nhai lại, nhiệt lượng khí sinh ra từ quá trình trao ñổi chất trong dạ cỏ chủ yếu là methan Lượng nhiệt khí methan

có mối tương quan chặt chẽ với lượng thức ăn ăn vào Ở mức ăn duy trì, lượng nhiệt khí methan sản sinh ra khoảng 7 - 9% giá trị GE của thức ăn ăn vào (khoảng 11 - 13% giá trị năng lượng tiêu hóa) (Mc Donald và cs., 2002) và ở mức ăn vào cao hơn, lượng nhiệt khí methan giảm xuống còn 6 - 7% giá trị GE của thức ăn ăn vào Với các loại thức ăn lên men như bã bia, lượng nhiệt khí methan rất thấp (khoảng 3% giá trị GE ăn vào) Theo Mc Donald và cs (2002), khi không thể ño trực tiếp ñược lượng khí methan sản sinh ra, chúng ta có thể ước tính bằng khoảng 8% của giá trị GE ăn vào Ở gia súc nhai

Năng lượng thô energy

Năng lượng tiêu hoá

Năng lượng trao ñổi

Năng lượng thuần

Năng lượng phân

Năng lượng nước tiểu

Năng lượng khí methan

Nhiệt gia tăng

lại, giá trị ME của thức ăn bằng khoảng 80% giá trị DE ðiều này có nghĩa là khoảng 20% giá trị DE bị thải ra qua ñường nước tiểu và khí methan

2.1.2.4 Năng lượng thuần (Net energy - NE)

Năng lượng thuần là năng lượng sẵn có cho gia súc ñể sử dụng vào những mục ñích như cho duy trì cơ thể và cho sản xuất (năng lượng tích luỹ, RE) Năng lượng thuần ñược tính bởi năng lượng trao ñổi trừ ñi lượng nhiệt gia tăng Nhiệt gia tăng (HI) là tổng nhiệt lượng sản sinh ra ñược sử dụng cho quá trình tiêu hoá, hấp thu và ñồng hoá, cho quá trình lên men, cho quá trình hình thành và bài tiết chất thải và cho quá trình tạo thành sản phẩm Khi gia súc ñược cung cấp thức ăn lý tưởng trong môi trường không stress, thì phần nhiệt năng ñược dùng cho hoạt ñộng chủ ñộng và cho quá trình ñiều tiết nhiệt là không ñáng kể và khi ñó HI và nhiệt sản sinh khi trao ñổi ñói (FHP) là hai thành phần chính cấu thành nên tổng nhiệt lượng sản sinh (HP)

Nếu một gia súc ñói ñược cho ăn, thì trong vòng vài giờ lượng nhiệt gia súc thải

ra sẽ tăng lên trên mức nhiệt lượng sản sinh ra ở trạng thái trao ñổi ñói và lượng nhiệt này gọi là nhiệt gia tăng

2.1.3 Phương pháp ño nhiệt lượng và năng lượng tích lũy

Calorimetry có nghĩa là ño nhiệt Trong thực tế việc ño nhiệt sản sinh ra, hay nhiệt tích lũy ñược sử dụng ñể tính NE của thức ăn Nhiệt sản sinh ra bởi gia súc có thể ño bằng phương pháp vật lý hay phương pháp ño nhiệt trực tiếp Bên cạnh ñó, nhiệt sản sinh có thể ñược ước tính từ trao ñổi hô hấp (respiration exchange) của gia súc ðể làm việc này người ta phải dùng các buồng trao ñổi hô hấp hay buồng hô hấp (respiration chamber) và ñây là phương pháp gián tiếp Buồng hô hấp còn dùng ñể ước tính năng lượng tích lũy trong các thí nghiệm cân bằng nitơ - carbon

2.1.3.1 Phương pháp ño nhiệt lượng trực tiếp (Animal Calorimetry)

Gia súc không dự trữ nhiệt, hay nói khác hơn là chúng chỉ giữ nhiệt trong khoảng thời gian tương ñối ngắn Một giả thuyết ñưa ra rằng lượng nhiệt mất ñi từ cơ thể gia súc bằng lượng nhiệt sản sinh ra khi tiến hành ño nhiệt lượng trong khoảng thời gian 24 giờ hoặc dài hơn thế ðể xác ñịnh nhiệt gia tăng, gia súc ñược cho ăn ở 2 mức

ME và nhiệt gia tăng ñược ño ở cả hai mức này (ðồ thị 2.1) Sở dĩ phải ño ở hai mức

ME ăn vào là vì một phần nhiệt sản xuất ra từ cơ thể gia súc là từ quá trình trao ñổi chất cơ bản Tăng lượng thức ăn ăn vào sẽ làm tăng tổng nhiệt lượng, nhưng nhiệt lượng sinh ra từ quá trình trao ñổi cơ bản vẫn giữ nguyên Sự tăng về nhiệt lượng này chính là gia nhiệt của lượng thức ăn ăn vào ñược tăng thêm

Một ví dụ ñưa ra ở ñồ thị 2.1 cho thấy, thức ăn ñược cho ăn ở 2 mức ME là 40

và 100 MJ ðể ñơn giản, người ta coi quan hệ giữa nhiệt sản xuất và ME ăn vào là tuyến tính Tăng 60 MJ (BD trong hình 1) làm tăng sản xuất nhiệt 24 MJ (CD) Nhiệt gia tăng như sau: CD/BD hay 24/60 = 0.4

Nhiệt gia tăng chính là sự khác nhau về nhiệt lượng giữa quá trình trao ñổi chất

và quá trình ăn của gia súc

ðồ thị 2.1 Phương pháp hiệu số ước tính nhiệt gia tăng của thức ăn

Phương pháp ño nhiệt lượng trực tiếp thông qua buồng hô hấp Hệ thống buồng

hô hấp phải ñược ñiều khiển ở ñiều kiện ñẳng nhiệt nhằm tránh gia súc bị stress và giảm bớt sự cần thiết hiệu chỉnh nhiệt của nước, không khí và thức ăn cung cấp cho

gia súc Nhiệt lượng khí sinh ra ñược ño bởi thể tích khí lưu thông qua buồng hô hấp

và ñộ ẩm của nó lúc vào và ra Lượng nhiệt mất ñi ñược hấp thu bởi hệ thống nước tuần hoàn chạy quanh thành của buồng hô hấp; nhiệt lượng qua buồng hô hấp ñược tính toán bởi tốc ñộ dòng chảy của nước và sự khác nhau giữa nhiệt ñộ vào và ra của nước Vì ño nhiệt lượng trực tiếp ñòi hỏi chi phí cao cho xây dựng và vận hành nên hiện nay hầu hết các nghiên cứu về trao ñổi nhiệt ñều tiến hành bằng phương pháp gián tiếp

2.1.3.2 Phương pháp ño nhiệt lượng gián tiếp (Indirect calorimetry)

Các chất bị oxy hóa trong cơ thể và năng lượng giải phóng ra từ sự oxy hóa sau

ñó chuyển thành nhiệt chủ yếu là ba loại chất cơ bản: carbohydrate, mỡ và protein

Ví dụ một mol phân tử glucose khi bị oxy hóa hoàn toàn sẽ cần 6 mol phân tử O2

và giải phóng ra 6 mol phân tử nước, 6 mol phân tử CO2 và 2,82 MJ (phương trình 1)

Phản ứng oxy hóa mỡ (phương trình 2), ví dụ tripalmitin như sau:

Một mol phân tử O2 chiếm thể tích 22,4 lít ở ñiều kiện nhiệt ñộ và áp suất tiêu chuẩn Như vậy một gia súc thu ñược năng lượng từ oxy hoá glucose sẽ sản xuất 2820 KJ/6x 22,4 = 20,98 KJ nhiệt Với một hỗn hợp carbohydrate giá trị trung bình là 21,12 KJ/lít Những giá trị này ñược gọi là ñương lượng nhiệt của O2 và ñược sử dụng trong việc ước tính nhiệt sản sinh ra từ lượng O2 tiêu thụ Khi chất bị oxy hóa là mỡ thì ñương lượng nhiệt của O2 là 19,61 KJ/lít

Gia súc thông thường không chỉ thu năng lượng từ mỡ hoặc carbohydrate riêng

lẻ Chúng oxy hóa hỗn hợp mỡ, carbohydrate (và cả protein), vì vậy có thể áp dụng ñương lượng nhiệt thích hợp khi chuyển lượng O2 tiêu thụ thành năng lượng nhiệt cần phải biết bao nhiêu O2 ñược sử dụng cho mỗi chất dinh dưỡng Một tỷ lệ ñã ñược tính toán là thương số hô hấp (RQ) ðây là tỷ lệ giữa thể tích CO2 mà cơ thể gia súc tạo ra

và thể tích O2 ñã sử dụng Bởi vì trong cùng một ñiều kiện nhiệt ñộ và áp suất, một thể

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 2,82 MJ (1)

C3H5 (OOC.C15H31) + 72,5O2 51CO2 + 49(H2O)3 + 32,02 MJ (2)

tích không khí cố ñịnh có chứa một lượng phân tử cố ñịnh, RQ có thể xác ñịnh ñược từ

số lượng phân tử CO2 mà cơ thể gia súc tạo ra và thể tích O2 ñã sử dụng Từ phương trình 1, RQ cho carbohydrate là 6CO2/6O2 = 1 Từ phương trình 2, RQ cho mỡ (tripalmitin) là 51CO2/72,5O2 = 0,70 Nếu RQ ñã ñược biết, tỷ lệ carbohydrate và mỡ

bị oxy hóa có thể xác ñịnh ñược từ một bảng tính sẵn Ví dụ: RQ = 0,9 chứng tỏ ñã oxy hóa một hỗn hợp 67,5% carbohydrate và 32,5% mỡ và ñương lượng nhiệt của O2cho hỗn hợp này là 20,6 KJ/lít Các hỗn hợp bị oxy hóa thường gồm cả protein Số lượng protein bị dị hóa có thể ñược ước tính từ lượng nitơ trong nước tiểu Thông thường, mỗi g protein khi bị phân giải sẽ có 0,16 g nitơ bài tiết trong nước tiểu Nhiệt năng khi ñốt cháy protein (có nghĩa là nhiệt năng sản xuất ra khi protein bị oxy hóa) hoàn toàn phụ thuộc vào tỷ lệ axit amin của protein nhưng bình quân là 22,2 KJ/g Tuy vậy, protein không bị oxy hóa hoàn toàn trong cơ thể gia súc và cơ thể không oxy hóa ñược nitơ và nhiệt lượng sản xuất ra khi dị hóa 1 g protein chỉ là 18 KJ Mỗi g protein

bị oxy hóa tạo ra 0,77 lít CO2 và dùng hết 0,96 lít O2 và do ñó RQ = 0,8

Nhiệt ñược sản sinh ra trong cơ thể gia súc không chỉ do quá trình oxy hoá các chất hữu cơ mà còn từ các quá trình tổng hợp các thành phần của mô bào Lượng nhiệt sản sinh ra từ quá trình tổng hợp này có mối liên hệ mật thiết với quá trình hô hấp vì nhiệt ñược tạo ra khi các chất dinh dưỡng ñã bị oxy hoá hoàn toàn

Quan hệ giữa trao ñổi hô hấp và quá trình sản nhiệt bị thay ñổi nếu oxy hoá carbohydrate và mỡ không hoàn toàn Quá trình này xảy ra ở các trường hợp rối loạn trao ñổi chất ví dụ: Ketosis xẩy ra khi a xit béo không bị oxy hoá hoàn toàn thành CO2 và H2O

và carbon và hydro rời khỏi cơ thể dưới dạng các thể keton hay các chất giống keton Oxy hoá không hoàn toàn cũng xuất hiện trong các ñiều kiện bình thường ở gia súc nhai lại và một trong những sản phẩm cuối cùng của lên men carbohydrate là khí CH4 Trong thực tế lượng nhiệt sản sinh ước tính từ trao ñổi hô hấp ñược hiệu chỉnh cho yếu tố này bằng cách trừ ñi 2,42 KJ cho một lit CH4 sinh ra

Với các quá trình liên quan chặt chẽ như miêu tả ở trên, tổng lượng nhiệt sản sinh từ gia súc nhai lại thường ñược ước tính từ lượng khí O2 tiêu thụ, khí CO2 và CH4sản sinh ra và N bài tiết trong nước tiểu theo phương trình của Brouwer (1965):

HP = 16,18 VO2 + 5,16 VCO2 - 5,90 N - 2,42 CH4 (3)

Trong ñó: HP là nhiệt sản sinh ra (KJ)

VO2: thể tích O2 tiêu thụ (lít) VCO2: thể tích CO2 thải ra (lít) N: lượng nitơ bài tiết trong nước tiểu (g)

CH4: thể tích khí metan ñược sinh ra (lít)

Bảng 2.1 Tính toán nhiệt sản xuất ra của 1 bê từ các số liệu trao ñổi hô hấp và ni tơ bài tiết trong nước tiểu

Kết quả của thí nghiệm (24 h)

Nhiệt sản xuất ra từ trao ñổi protein

Nguồn: Blaxter, Graham, và Rook (1955) trích dẫn từ Mc Donald và cs (2002)

Trong một vài tình huống, HP phải ước tính từ một yếu tố duy nhất là lượng O2tiêu thụ Nếu RQ là 0,82, ñương lượng nhiệt của O2 là 20, từ RQ này (0,7 - 1,0) sẽ tạo

ra một ñộ lệch < 3,5% khi ước tính HP Về trao ñổi của protein chúng ta có thể ñơn giản hóa ñược ðương lượng nhiệt của O2 sử dụng ñể oxy hóa protein là 18,8 KJ/lít, không khác nhiều so với giá trị 20 KJ/lít oxy hóa carbohydrate và mỡ Nếu chỉ có một

phần nhỏ nhiệt sinh ra từ oxy hóa protein thì không cần thiết phải tính toán riêng và cũng không cần phải xác ñịnh lượng nitơ trong nước tiểu

Ví dụ về tính toán nhiệt sản xuất ra từ trao ñổi hô hấp ñược trình bày ở Bảng 2.1 Nếu phương trình Brouwer (phương trình 3) ñược áp dụng ñối với số liệu trao ñổi

hô hấp ở bảng này, nhiệt sản xuất ra sẽ bằng 7858 KJ

Thiết bị thường ñược dùng ñể xác ñịnh gián tiếp nhiệt sản sinh ở gia súc là buồng hô hấp Có nhiều loại buồng hô hấp khác nhau hiện ñang ñược sử dụng (xem hình dưới) Loại buồng hiện ñại nhất hiện nay là hệ thống buồng mở Không khí ñi qua buồng với tốc ñộ có thể ño ñạc ñược và mẫu không khí ñược lấy và phân tích tự ñộng Như vậy, CO2, CH4 thải ra và O2 tiêu thụ có thể ñược xác ñịnh một cách chính xác bằng các thiết bị ño

2.1.3.3 Phương pháp ño năng lượng tích lũy bằng kỹ thuật cân bằng carbon-nitơ

Trong nghiên cứu năng lượng ở buồng hô hấp, nhiệt lượng sản sinh ñược ước tính và năng lượng tích lũy ñược xác ñịnh bởi sự khác nhau giữa năng lượng trao ñổi

ăn vào và nhiệt sản sinh ra Tuy nhiên vẫn có một phương pháp khác có thể ước tính ñược năng lượng tích lũy và nhiệt lượng

Ở gia súc sinh trưởng và vỗ béo, các dạng năng lượng ñược dự trữ chủ yếu ở dạng protein và mỡ, còn năng lượng dự trữ dưới dạng carbohydrate trong cơ thể gia súc

rất nhỏ và tương ñối ổn ñịnh Lượng protein và mỡ dự trữ trong cơ thể có thể ñược ước tính bằng cách tiến hành thí nghiệm cân bằng nitơ và carbon Phương pháp này ño sự khác nhau giữa lượng nguyên tố nitơ và carbon tổng hợp và thải ra khỏi cơ thể, và sự khác nhau này chính là lượng tích lũy của các nguyên tố nói trên Năng lượng tích lũy ñược tính bằng cách nhân lượng dinh dưỡng tích lũy với giá trị năng lượng của chúng

Bảng 2.2 Cách tính năng lượng tích lũy và nhiệt lượng của cừu từ thí nghiệm cân bằng ni-tơ và carbon

Kết quả của thí nghiệm (trong 24 giờ) C (g) N (g) Năng lượng (MJ)

Nguồn: Blaxter và Graham (1955) trích dẫn từ Mc Donald và cs (2002)

Cả nitơ và carbon vào cơ thể từ thức ăn và nitơ bài tiết khỏi cơ thể qua phân và nước tiểu còn carbon bài tiết khỏi cơ thể dưới dạng methan và CO2 Chính vì vậy, thí nghiệm cân bằng này phải ñược tiến hành thông qua buồng trao ñổi chất Ở gia súc, lượng nitơ và carbon ăn vào luôn lớn hơn lượng bài tiết và như vậy có thể nói ñây là

thí nghiệm cân bằng dương về 2 nguyên tố nói trên ðối với protein dự trữ, 1 kg protein chứa 160 g N (g Protein = g N x 6,25) và 512 g C Carbon có trong mỡ là 746

g C/kg Giá trị năng lượng của protein và mỡ khác nhau ở mỗi loài gia súc Theo Mc Donald và cs (2002), ñối với bò và cừu, giá trị năng lượng của protein là 23,6 MJ/kg

và của mỡ là 39,3 MJ/kg Một ví dụ về cách tích năng lượng tích lũy và nhiệt lượng ñược minh họa ở Bảng 2.2

2.1.3.4 ðo năng lượng tích lũy bằng phương pháp giết mổ so sánh (Comparative Slaughter Technique)

Việc xác ñịnh năng lượng tích lũy và nhiệt lượng thông qua buồng hô hấp ñòi hỏi nhiều trang thiết bị phức tạp và lại chỉ tiến hành triển khai trên số ít gia súc Do vậy các nhà nghiên cứu dinh dưỡng gia súc trên thế giới ñã phát triển các kỹ thuật khác ñể ño năng lượng tích lũy Ở nhiều thí nghiệm nuôi dưỡng, lượng năng lượng tiêu hóa và trao ñổi ăn vào có thể ño với ñộ chính xác cao, nhưng năng lượng tích lũy chỉ

có thể ước tính từ sự thay ñổi khối lượng cơ thể của gia súc Tuy nhiên, sự thay ñổi khối lượng không cho ước tính chính xác về năng lượng tích lũy, do: thứ nhất, sự thay ñổi khối lượng cơ thể không ñại diện cho sự thay ñổi dịch ñường tiêu hóa và bàng quang (bóng ñái); thứ hai, giá trị năng lượng dự trữ trong mô thay ñổi rất lớn và tùy thuộc vào tỷ lệ giữa xương, cơ và mỡ ðối với năng lượng dự trữ trong trứng và sữa thì dễ dàng hơn vì gần như không biến ñộng lớn và dễ ño ñạc

Năng lượng tích lũy có thể xác ñịnh trong thí nghiệm thức ăn, nếu như nhiệt lượng của gia súc ñược ước tính tại thời ñiểm bắt ñầu và kết thúc thí nghiệm Ở phương pháp mổ gia súc so sánh, gia súc ñược chia thành 2 nhóm và giết mổ 1 nhóm (nhóm mẫu giết mổ) tại thời ñiểm bắt ñầu thí nghiệm Các mẫu mô của cơ thể ñược thu thập và nghiền nhỏ ngay sau khi mổ khảo sát và sau ñó giá trị năng lượng thô của các mẫu này ñược xác ñịnh bằng bomb calorimeter Trên cơ sở ñó, mối tương quan giữa khối lượng

cơ thể và giá trị năng lượng ñược thiết lập và mối tương quan này ñược sử dụng ñể ước tính giá trị năng lượng trong cơ thể lúc bắt ñầu thí nghiệm của nhóm gia súc thứ 2 Vào lúc kết thúc thí nghiệm, nhóm gia súc thứ 2 sẽ ñược giết mổ giống như nhóm mẫu giết

mổ, và năng lượng dự trữ tăng lên sau thời gian thí nghiệm ñược tính toán

Bảng 2.3 Ước tính năng lượng tích lũy và nhiệt sản xuất ở gia cầm sử dụng kỹ thuật giết

mổ so sánh

Nguồn: Fuller và cs (1983) trích dẫn từ Mc Donald và cs (2002)

2.2 NHU CẦU NĂNG LƯỢNG CHO DUY TRÌ

2.2.1 Phương pháp tính nhu cầu năng lượng thuần cho duy trì (NEm)

Nhu cầu NEm trong các hệ thống năng lượng ñược sử dụng hiện nay tại Châu

Âu và Bắc Mỹ ñược tính toán trên cơ sở các số liệu của các thí nghiệm ño nhiệt lượng trong buồng hô hấp Trong hệ thống ME của ARC, NEm ñược tính toán dựa trên các số liệu về nhiệt sản xuất ở trạng thái trao ñổi ñói (FHP) cộng với năng lượng thải ra qua nước tiểu ở trạng thái ñói (Fasting Urinary Energy Output - FUEO) ở bò ñực thiến chuyên dụng thịt và bò sữa không chửa cho ăn hạn chế một thời gian dài (thường là ở mức duy trì)

Với cách tiếp cận này ARC (1980) thấy có quan hệ phi tuyến tính giữa trao ñổi ñói (Fasting Metabolism - FM) với khối lượng sống (Live weight - LW) như sau: FM

= 0,53 x (LW/1,08)0,67 Giá trị FM tính ñược cộng thêm phần chi phí năng lượng cho các hoạt ñộng (0,0091 x LW) ñược gọi là NEm, hiện ñang sử dụng tại Vương quốc Anh (AFRC, 1990) Với cách tiếp cận này của ARC, thì trao ñổi cơ bản FM = khoảng 0,30 MJ/kgW0,75 ñối với bò cái trưởng thành (hay NEm gần bằng 0,35 nếu ñưa thêm cả phần chi phí năng lượng cho các hoạt ñộng) Nhu cầu năng lượng trao ñổi cho duy trì (Metabolisable energy for maintain, MEm) ñược tính bằng NEm chia cho hiệu suất sử dụng năng lượng trao ñổi cho duy trì km (km = 0,35 x ME/GE + 0,53)

Một cách tính khác ñể xác ñịnh NEm là ước tính NEm bằng các thuật toán hồi qui tìm quan hệ giữa ME ăn vào, nhiệt sản xuất ra từ sữa trong ñiều kiện hiệu chỉnh ñể cân bằng năng lượng bằng không ở bò sữa cho ăn khẩu phần ñáp ứng các mức sản xuất khác nhau Sử dụng phương pháp trên, từ rất nhiều bộ số liệu ño trao ñổi nhiệt các nhà nghiên cứu (Moe và cs., 1972; Van Es, 1978) ñã cho thấy giá trị NEm tương ứng là 0,305 và 0,293 MJ/kgW0,75 Giá trị NEm = 0,305 MJ/kgW0,75 là giá trị ñược sử dụng trong hệ thống NE của NRC tại Bắc Mỹ Ở hệ thống này giá trị trên ñược cộng thêm 10% chi phí năng lượng cho các hoạt ñộng {0,305 + (0,305/100 x 10)} (NRC, 1988) Giá trị NEm = 0,293 MJ/kgW0,75 là giá trị ñược sử dụng hệ thống NE của Châu Âu: Hà Lan, Pháp, ðức, Thụy Sỹ Tại Hà Lan giá trị này không cộng thêm 10% chi phí năng lượng cho các hoạt ñộng (Van Es, 1978), trong khi ñó tại Pháp giá trị này ñược cộng thêm 10% chi phí năng lượng cho các hoạt ñộng (INRA, 1989): {0,293 + (0,293/100 x 10)} ñối với bò sữa nuôi không cột buộc cố ñịnh trong chuồng

Sử dụng các số liệu trao ñổi ñói ñể xác ñịnh NE có thể có các hạn chế nào ñó Người ta cho rằng ñói sau một thời gian dài cho ăn hạn chế có thể dẫn ñến quá trình khử amin các axit amin từ protein của mô bào ñể cung cấp glucose cho cơ thể gia súc (Chowdhury và Orskov, 1994) Quá trình này có thể tạo ra các rối loạn trao ñổi chất ở gia súc như giảm glucose huyết (hypoglycaemia), tăng mỡ huyết (hyperlipidaemia), tăng cetone huyết (hyperketonaemia) và giảm insulin huyết (hypoinsulinaemia) Tuy vậy, trao ñổi năng lượng ở trạng thái duy trì thu ñược từ các thí nghiệm trao ñổi ñói là 0,30 MJ/kgW0,75 (ARC, 1980) tương ñương với giá trị tính ñược từ phương pháp hồi qui giữa ME ăn vào, nhiệt sản xuất ra từ sữa trong ñiều kiện hiệu chỉnh ñể cân bằng năng lượng bằng không ở bò sữa cho ăn khẩu phần ñáp ứng các mức sản xuất khác nhau (0,305 và 0,293 MJ/kgW0,75) (Moe và cs., 1972; Van Es, 1975) Như vậy, trao ñổi ñói không ảnh hưởng lớn ñến sản xuất nhiệt ở gia súc

2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng ñến nhu cầu năng lượng cho duy trì

2.2.2.1 Thể trạng

Trong tất cả các hệ thống năng lượng ñược sử dụng gần ñây, nhu cầu năng lượng cho duy trì thường tính trên khối lượng cơ thể của gia súc Tuy nhiên, nhiều

nghiên cứu cho rằng tốc độ trao đổi chất cho duy trì phụ thuộc vào lượng nạc trong cơ thể nhiều hơn là khối lượng cơ thể nĩi chung Noblet và cs (1998) báo cáo rằng lượng nhiệt sinh ra từ quá trình trao đổi đĩi trên một đơn vị mỡ thấp hơn trên một đơn vị nạc

ở các giống lợn khác nhau Trong khi kết quả đạt được nĩi trên cĩ thể được giải thích

là do sự khác nhau giữa các giống lợn, thì Pullar và Webster (1974) đã đưa ra một kết quả tương tự trong cùng một giống chuột Mặt khác, với cùng một lượng thức ăn ăn vào, tổng nhiệt lượng sinh ra (MJ/ngày) từ lượng mỡ và nạc ở chuột là như nhau mặc

dù lượng mỡ cơ thể khác nhau giữa các cá thể cĩ cùng lượng nạc như nhau (Ramsey

và cs., 1998) Nghiên cứu về năng lượng trao đổi cho duy trì ở chuột Zucker của Pullar

và Webster (1977) và ở cừu của Toutain và cs (1977) đã cho thấy ME duy trì đối với gia súc cho nạc cao hơn đối với gia súc cho mỡ

Một số nghiên cứu về quá trình trao đổi đĩi ở bị (Hostein-Friesian) cạn sữa và khơng mang thai đã được tiến hành và củng cố được những kết quả nĩi trên Gia súc được vỗ béo khi điểm thể trạng dưới 2 hoặc trên 4,5 (Mulvanny, 1977), hoặc cho ăn hạn chế sẽ thay đổi điểm thể trạng Bị sữa cĩ điểm thể trạng thấp cho tỷ lệ nạc (protein) cao hơn ở bị sữa cĩ điểm thể trạng cao Sự khác nhau này cĩ thể dẫn đến nhiệt lượng sản sinh trong quá trình trao đổi đĩi (MJ/kgW0,75) ở bị cĩ điểm thể trạng thấp cao hơn ở bị cĩ điểm thể trạng cao, bởi vì giá trị năng lượng cho protein duy trì cao hơn so với mỡ Theo Agnew và Yan (2000), nhiệt lượng trao đổi đĩi (MJ/kgW0,75)

cĩ mối tương quan chặt chẽ với điểm thể trạng (từ 1 đến 5) (R2 = 0,83, n = 28), điều này nĩi lên rằng nhiệt lượng trao đổi đĩi của gia súc cĩ điểm thể trạng 1 là 0,483 MJ/kgW0,75 và cứ tăng điểm thể trạng lên 1 đơn vị thì nhiệt lượng trao đổi đĩi giảm đi 0,029 MJ/kgW0,75

Lượng protein trong cơ thể gia súc sống khơng thể xác định được chính xác Bởi vậy, một số kỹ thuật hiện đại được sử dụng nhằm ước đốn gián tiếp lượng nạc và

mỡ trong cơ thể Ví dụ, kỹ thuật siêu âm được sử dụng để đo độ dày mỡ lưng của gia súc (Ferris và cs., 1999) Lượng protein trong cơ thể cũng cĩ thể được ước đốn từ phương pháp giết mổ gia súc

2.2.2.2 Hàm lượng xơ trong khẩu phần

Tất cả các hệ thống năng lượng hiện hành cho bò ñều giả thiết rằng hàm lượng

xơ trong khẩu phần không ảnh hưởng ñến năng lượng thuần cho duy trì Tuy nhiên, những nghiên cứu gần ñây cho rằng tăng hàm lượng xơ trong khẩu phần có thể dẫn ñến tăng tốc ñộ trao ñổi chất cho duy trì Bò ăn khẩu phần xơ cao tiêu thụ thức ăn nhiều hơn nhằm ñảm bảo ñủ lượng ME ăn vào so với bò ăn khẩu phần xơ thấp (McLeod và Baldwin, 1998), ñiều này ñã dẫn ñến làm tăng kích thước ñường tiêu hóa, tăng hoạt ñộng nhai lại và tăng khả năng sản sinh axit acetic ở dạ cỏ của gia súc Tất cả các nhân tố này ñều làm tăng khối lượng ñường tiêu hóa (Reynolds, 1996) và kết quả

là tăng tốc ñộ trao ñổi chất cho duy trì Gia súc ăn khẩu phần xơ cao còn làm tăng hoạt ñộng trao ñổi chất ở các cơ quan nội tạng

Ngoài ra, hàm lượng xơ khẩu phần còn ảnh hưởng ñến hệ số km, vì hệ số km ñược ước tính từ năng lượng ME trong hệ thống ME của Anh Hàm lượng xơ trong khẩu phần cao sẽ làm giảm tỷ lệ tiêu hóa năng lượng dẫn ñến năng lượng trao ñổi giảm (Beever và cs., 1988) và làm tăng năng lượng thải ra từ khí methan (Yan và cs., 2000) Ảnh hưởng của khẩu phần xơ ñến tốc ñộ trao ñổi chất cho duy trì và hệ số km có thể là lý do giải thích rằng khẩu phần xơ cao ñòi hỏi MEm cao hơn so với khẩu phần xơ thấp ðiều này

ñã ñược minh chứng bằng một số nghiên cứu trên bò ñang cho sữa (Tyrrell và More, 1972; Yan và cs., 1997a) và bò thịt (Beever và cs., 1988; Reynolds và cs., 1991)

2.2.2.3 Hoạt ñộng chăn thả

Ở nhiều nước trên thế giới, bò sữa thường ñược chăn thả trên ñồng cỏ Với cùng một lượng thức ăn ăn vào, gia súc chăn thả tiêu thụ năng lượng nhiều hơn so với gia súc nuôi nhốt Theo Adam và cs (1984), ñể ăn 1 kg VCK thức ăn viên, cỏ khô hay ñồng thời cùng với chăn thả gia súc cần tiêu thụ năng lượng tương ứng là 0,23; 1,03 hay 3,42 KJ/kg khối lượng sống Sở dĩ gia súc chăn thả tiêu thụ năng lượng cao hơn là

vì gia súc chăn thả cần nhiều thời gian trong việc lựa chọn và ñưa thức ăn vào miệng

Ví dụ, trên một ñồng cỏ với chất lượng cỏ và cây bụi cao, cừu ñược chăn thả từ 6 giờ/ngày thường dành thời gian ăn dài hơn cừu nuôi nhốt khoảng 5 giờ, khi cùng tiêu thụ một lượng thức ăn với chất lượng thức ăn như nhau (SCA, 1990) Năng lượng và

thời gian dành cho nhai lại có thể là như nhau, nhưng cừu chăn thả ñi lại trên ñồng cỏ khoảng 3 km/ngày ñể tìm kiếm thức ăn hoặc cho mục ñích khác (như uống nước) Năng lượng thuần cho những hoạt ñộng này trên ñồng cỏ ñược ước tính khoảng 20,3 KJ/kg khối lượng cơ thể và ñối với cừu cai sữa, năng lượng thuần cho duy trì tăng khoảng 20% (SCA, 1990) Trong ñiều kiện chăn thả quảng canh, năng lượng thuần cho duy trì tăng khoảng 30 - 40% vì gia súc cần nhiều thời gian ăn và ñi lại (Langlands

và cs., 1963) Ngoài ra, bò chăn thả ñang trong thời kỳ vắt sữa ñòi hỏi ñi lại với khoảng cách gấp hai lần Theo ARC (1980), tiêu hao năng lượng cho việc di chuyển ngang và dốc trong khoảng 1 km là 2,0 hoặc 28 KJ/kg khối lượng cơ thể

NRC (1988) khuyến cáo rằng năng lượng thuần cho duy trì tăng từ 10 ñến 20% ñối với bò sữa chăn thả trên ñồng cỏ, tùy thuộc vào chất lượng cỏ trên bãi chăn thả SCA (1990) gợi ý rằng năng lượng thuần cho duy trì ñối với bò sữa chăn thả tăng trong khoảng 10 - 20% ở ñiều kiện chăn thả thâm canh, và khoảng 50% ở ñiều kiện chăn thả quảng canh, ñồng cỏ trên ñồi nơi chúng phải ñi khoảng cách ñáng kể ñể tìm bãi cỏ ngon và tìm nước uống Tuy nhiên, AFRC (1993) không ñưa ra những khuyến cáo này trong hệ thống năng lượng ME của Anh

2.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ NHU CẦU NĂNG LƯỢNG TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

2.3.1 Tình hình nghiên cứu về nhu cầu năng lượng ngoài nước

Số lượng chất dinh dưỡng cần thiết cho gia súc ñược gọi bằng thuật ngữ nhu cầu dinh dưỡng hay tiêu chuẩn ăn Tuy nhiên trong thực tế giữa hai thuật ngữ trên không hoàn toàn giống nhau Nhu cầu dinh dưỡng là lượng chất dinh dưỡng mà gia súc cần cho một chức năng nào ñó của cơ thể Còn tiêu chuẩn ăn thường ñược các hệ thống dinh dưỡng (NRC, AFRC, SCA…) ñưa ra cao hơn nhu cầu một chút nhằm tạo một hành lang an toàn trong nuôi dưỡng ðiều này là do có sự khác nhau chút ít về nhu cầu dinh dưỡng cho cùng một chức năng giữa các gia súc khác nhau (Mc Donald và cs., 2002)

Theo ñịnh nghĩa của Mc Donald và cs (2002) thì nhu cầu năng lượng cho duy trì của một gia súc là lượng năng lượng cần thiết ñể gia súc ñó duy trì trạng thái cơ thể ổn

ñịnh, không sản xuất (không cho sữa, không tăng trọng, không mang thai ) và không ñi lại hoặc làm bất cứ việc gì Vì gia súc rất hiếm khi ñược nuôi ở trạng thái không sản xuất nên dường như trạng thái duy trì chỉ là khái niệm khoa học thuần tuý (Mc Donald

và cs., 2002) Hơn nữa “năng lượng cho duy trì” cũng không phải là 1 khái niệm chặt chẽ vì nó không tách ñược phần năng lượng cần cho các hoạt ñộng nhằm duy trì trạng thái cân bằng của cơ thể và phần mất ñi cho việc kích hoạt hay do hiệu suất thấp của các phản ứng sinh hóa trong cơ thể (Van Soest, 1994) Mặc dù vậy, các khái niệm này vẫn ñược tất cả các hệ thống dinh dưỡng hiện hành sử dụng ñể xác ñịnh tiêu chuẩn ăn cho gia súc, gia cầm

Nhu cầu năng lượng cho sản xuất là lượng năng lượng cần thiết cho các quá trình sản xuất thịt, sữa, và nuôi thai của gia súc Trong vài thập kỷ qua, việc nghiên cứu xác ñịnh nhu cầu dinh dưỡng của bò ñược thực hiện chủ yếu bởi một số nước ở Châu Âu, Bắc

Mỹ và Australia; và do ñó tất cả các hệ thống dinh dưỡng hiện nay trên thế giới ñều ñược xây dựng từ các khu vực này ðối với các khu vực còn lại trên thế giới, hầu hết ñều áp dụng những hệ thống dinh dưỡng trên ñể xây dựng khẩu phần ăn; các nghiên cứu cơ bản chỉ mới ñược bắt ñầu trong những năm gần ñây

Tổng nhu cầu năng lượng của một gia súc hay một gia cầm chính là tổng các nhu cầu cần cho duy trì và sản xuất của gia súc hay gia cầm ñó Ở bò nói chung, nhu cầu năng lượng cho duy trì chiếm từ 34 ñến 59% tổng nhu cầu năng lượng (Mc Donald và cs., 2002) và nhu cầu này phụ thuộc rất nhiều vào loại hình sản xuất (Ferrel và Jenkens, 1987) Ví dụ như ở bò cái sinh sản hướng thịt, nhu cầu năng lượng cho duy trì chiếm khoảng 70% tổng nhu cầu hàng ngày, trong khi giá trị này là 90% ñối với bò ñực giống

và dưới 40% ñối với bò ñang sinh trưởng ðiều này cho thấy, sự thành công trong chăn nuôi bò, ở bất kỳ hệ thống chăn nuôi nào (trong ñiều kiện nuôi tận thu, nghèo dinh dưỡng hay trong ñiều kiện nuôi dưỡng ñáp ứng ñầy ñủ tiềm năng di truyền của giống), ñều phụ thuộc rất lớn vào kiến thức và sự hiểu biết về nhu cầu cho duy trì này

Theo Mc Donald và cs (2002), có 4 phương pháp có thể sử dụng ñể xác ñịnh nhu cầu năng lượng cho duy trì ở gia súc nhai lại là: (1) ðo nhiệt lượng trực tiếp (Animal Calorimetry); (2) ðo nhiệt lượng gián tiếp thông qua hô hấp (Indirect calorimetry); (3)

ðo năng lượng tích lũy bằng kỹ thuật cân bằng carbon- ni tơ; và (4) ðo năng lượng tích lũy bằng kỹ thuật giết mổ so sánh (Comparative Slaughter Technique) Mỗi phương pháp tiến hành trên ñều có những ưu ñiểm và nhược ñiểm riêng Tuy nhiên, hầu hết các

hệ thống dinh dưỡng ñang ñược sử rộng rãi trên thế giới như AFRC (1993), NRC (1988, 2001), INRA (1989) ñều dựa vào các thí nghiệm trong buồng hô hấp (respiratory chamber) ñể xây dựng hoặc chuẩn hóa các bảng nhu cầu năng lượng cho duy trì và sản xuất của bò Trong phương pháp này, lượng FHP của gia súc ñược ño bằng phương pháp ño nhiệt lượng trong buồng hô hấp cộng với lượng nhiệt thải ra trong nước tiểu FHP ñược tất cả các hệ thống dinh dưỡng trên dùng làm cơ sở ñể xác ñịnh nhu cầu NEmcủa con vật Do có khác nhau giữa ñiều kiện thí nghiệm trong buồng hô hấp và ñiều kiện nuôi dưỡng bình thường, một số hệ thống dinh dưỡng (NRC, 1988; INRA, 1989) lấy giá trị FHP cộng thêm 10% là nhu cầu cho duy trì, trong khi ở một số hệ thống khác (Van

Es, 1978) coi FHP chính là nhu cầu năng lượng cho duy trì

Các kết quả nghiên cứu từ trước tới nay cho thấy nhu cầu năng lượng cho duy trì của bò bị ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố như khối lượng cơ thể, giống hoặc kiểu gen, giới tính, tuổi, trạng thái sinh lý, vùng sinh thái Những nghiên cứu gần ñây nhất cho thấy nhu cầu MEm của bò ở các nước nhiệt ñới thấp hơn từ 16 - 17% so với nhu cầu này ở bò ôn ñới (Lee và cs., 2003; Odai và cs., 2005); nhu cầu MEm của bò lai HF (0,409 MJ ME/kgW0,75) cao hơn của bò Brahman (0,334 MJ ME/kgW0,75) và của bò ñịa phương Thái (0,245 MJ ME/kgW0,75) Cũng theo Odai và cs (2005), nhu cầu MEmcủa bò Brahman, trâu, bò ñịa phương Thái chỉ bằng 80,71 và 52% nhu cầu này ở bò ñen Nhật bản và nhu cầu MEm của bò cạn sữa lai HF chỉ bằng 84% nhu cầu này của bò cạn sữa HF thuần (Agriculture, Forestry and Fisheries Reseach Council Secreteriat, 1999) NRC (1996) cũng cho rằng nhu cầu MEm của các giống bò hướng sữa thường cao hơn so với bò hướng thịt

Mặc dù yếu tố giống ñược xác ñịnh là có ảnh hưởng ñáng kể ñến nhu cầu năng lượng cho duy trì của bò nhưng do sự thiếu các dữ liệu sẵn có trên bò sữa nên một số hệ thống dinh dưỡng (ARC, 1980) sử dụng các giá trị xác ñịnh trên bò cạn sữa và bò thịt ñể ước tính nhu cầu cho bò sữa ðối với các hệ thống khác (NRC, 1996) nhu cầu ñược xác

ñịnh trên bò vắt sữa trưởng thành nuôi ở mức sản xuất nên về lí thuyết sẽ gần ñúng với nhu cầu của bò sữa hơn Tuy nhiên do có sự khác nhau ñáng kể về nhu cầu năng lượng cho duy trì giữa gia súc non và gia súc trưởng thành cũng như giữa các gia súc trưởng thành có kích thước cơ thể khác nhau nên tiêu chuẩn ăn tính theo NE của châu Âu và NRC (1996) cho bò sinh trưởng có thể thấp hơn so với thực tế (Agnew và Yan, 2000) Trên thực tế, các nghiên cứu gần ñây cho thấy nhu cầu năng lượng cho duy trì của bò sữa hiện nay cao hơn rất nhiều so với nhu cầu ñưa ra bởi các hệ thống năng lượng hiện nay (NRC, ARC, INRA…) Ngoài các yếu tố liên quan trực tiếp ñến kết quả thí nghiệm như khẩu phần và mức dinh dưỡng cho ăn trước khi xác ñịnh FHP, sự khác nhau lớn về nhu cầu duy trì giữa các kết quả từ những nghiên cứu gần ñây với các mức ñưa ra bởi các hệ thống năng lượng hiện có chủ yếu là do sự cải tiến về phẩm chất di truyền trong suốt 2 thập kỷ qua về năng suất sữa (tăng 62 kg/chu kỳ tiết sữa/năm) và khối lượng cơ thể (ñặc biệt là lượng protein cơ thể) (Agnew và cs., 2003; Birnie, 1999; Yan và cs., 1997a, b) Hơn nữa, bò sữa có năng suất sữa cao và tầm vóc khối lượng lớn ñòi hỏi lượng chất dinh dưỡng ăn vào cao và ñiều này có thể kích thích các hoạt ñộng của cơ quan nội tạng với việc tăng hoạt ñộng ñường tiêu hóa, tim và tuần hoàn máu cần thiết cho tiêu hóa, hấp thu và vận chuyển chất dinh dưỡng ñến tuyến vú và tăng O2 tiêu thụ (Reynolds, 1996) Những hoạt ñộng này tăng có thể làm tăng kích thước cơ quan nội tạng Gan và các cơ quan nội tạng khác có thể sản sinh ra nhiệt lượng lớn hơn so với cơ (Johnson và cs., 1990) Theo Birnie (1999), nhu cầu NEm cho bò cạn sữa, không mang thai ñược cho ăn khẩu phần ăn duy trì trước khi bước vào giai ñoạn theo dõi trao ñổi hô hấp là 0,39 MJ/kgW0,75, cao hơn 36% so với giá trị vẫn ñang sử dụng Nhu cầu năng lượng trao ñổi cho duy trì của bò sữa nuôi tại Vương quốc Anh hiện nay ñược Agnew và

cs (2003) xác ñịnh là 0,6 MJ ME/kgW0,75, cao hơn rất nhiều giá trị ñưa ra bởi ARC hiện nay (0,48 MJ/kgW0,75); giá trị NEm xác ñịnh ñược cũng cao hơn ít nhất 15% giá trị của các hệ thống năng lượng thuần (NRC, INRA) Sự chậm trễ trong việc ñiều chỉnh tiêu chuẩn ăn theo nhu cầu thực sự của bò sữa của các hệ thống dinh dưỡng hiện hành có thể ñang gây ra sự mất cân bằng dinh dưỡng trong khẩu phần ăn hiện ñang sử dụng và do ñó làm hạn chế tiềm năng sản xuất của bò sữa và lợi nhuận của chăn nuôi bò sữa

Song song với việc xác ñịnh nhu cầu cho duy trì, việc xác ñịnh nhu cầu cho sản xuất cũng ñược thực hiện bởi các hệ thống dinh dưỡng thông qua 2 phương pháp chính

là Phương pháp dựa vào thí nghiệm (Experimental Approach) và Phương pháp nhân tố (Factorial Approach) Ở phương pháp thí nghiệm việc xác ñịnh nhu cầu dựa vào kết quả cuả hàng loạt thí nghiệm nuôi dưỡng Từ các kết quả này các phương trình hồi qui ñơn hoặc ña chiều giữa nhu cầu ME cho sản xuất với lượng ME ăn vào, khối lượng cơ thể, thành phần thịt, sữa sẽ ñược xây dựng và từ ñó nhu cầu năng lượng cho duy trì

và sản xuất ñược xác ñịnh ðối với phương pháp nhân tố, việc xác ñịnh nhu cầu năng lượng dựa vào hóa học lượng pháp (stoichiometry) của các thành phần cơ thể (thịt, sữa, thai…)

Các kết quả nghiên cứu gần ñây cũng cho thấy nhu cầu năng lượng cho sản xuất ñưa ra bởi các hệ thống dinh dưỡng hiện hành ñều không sát với nhu cầu thực tế Việc xác ñịnh nhu cầu cho sản xuất của bò sữa (Holstein x Red Sindli) nuôi tại Philipine của Trung và Ordovera (2001) cho thấy tổng nhu cầu năng lượng tối ưu cho bò nuôi nhốt cao hơn 10-30% so với tiêu chuẩn của NRC (2001) Kết quả nghiên cứu của Yan và cs (2003) tại Ireland cũng cho thấy nhu cầu năng lượng ñưa ra bởi Van Es (1978), AFRC (1990 và 1993) và NRC (2001) thấp hơn nhu cầu thực tế Các tác giả này khuyến cáo khi sử dụng tiêu chuẩn của AFRC (1990 và 1993) thì cần phải tăng thêm 5% giá trị trong bảng mới ñáp ứng ñủ nhu cầu năng lượng cho bò sữa Các tác giả Nhật bản khuyến cáo rằng khi xác ñịnh nhu cầu năng lượng cho bò sữa phải lưu ý ñến cả thành phần của khẩu phần Nếu thức ăn thô xanh chiếm trên 75% khẩu phần thì nhu cầu năng lượng phải ñược tăng thêm 15% so với tiêu chuẩn ăn khuyến cáo bởi Tiêu chuẩn ăn Nhật bản cho bò sữa (Nakatsji, 1999) còn ñối với bò HF chửa kỳ cuối (9 tuần chửa cuối) cần phải nuôi khẩu phần có hàm lượng TDN lớn hơn 63% (Nishida và cộng sự., 1999) 2.3.2 Tình hình nghiên cứu về nhu cầu năng lượng trong nước

Chăn nuôi bò sữa ở nước ta ñã có từ những năm ñầu của thế kỷ 20, với quy mô nhỏ bé tập trung ở ven ñô Hà nội và Sài Gòn Sau năm 1954, nhà nước ñã quan tâm ñến phát triển bò sữa bằng việc nhập ñàn bò từ Trung Quốc (năm 1960) và tập trung phát triển mạnh vào những năm 70 khi chính phủ Cu Ba viện trợ giống bò và cơ sở vật

chất, kỹ thuật cho Việt nam Trong vài năm qua ñàn bò sữa nước ta ñã phát triển nhanh chóng, và hiện tại có 32 tỉnh, thành phố có chăn nuôi bò sữa, 94% số bò sữa ñược nuôi trong 19.805 hộ, với qui mô phổ biến từ 3 - 20 con/hộ

Mặc dù ngành chăn nuôi bò sữa ñã có từ lâu và ñang phát triển với tốc ñộ nhanh, vẫn chưa có nghiên cứu nào ñược thực hiện ñể xác ñịnh nhu cầu dinh dưỡng cho duy trì

và sản xuất của chúng Nguyên nhân là do các nghiên cứu về lĩnh vực này thường tốn kém về tiền bạc, nhân lực và ñòi hỏi các trang thiết bị hiện ñại Hầu hết các nghiên cứu về dinh dưỡng trên bò chỉ tập trung vào việc áp dụng các tiêu chuẩn ăn khuyến cáo từ các nước phát triển như Mỹ, Anh, Pháp… ñể xây dựng khẩu phần ăn cho bò dựa trên các nguồn thức ăn sẵn có tại ñịa phương nhằm nâng cao hiệu quả chăn nuôi (Vũ Chí Cương

và cs., 2001; 2005)

Việc áp dụng các tiêu chuẩn ăn của nước ngoài vào ñiều kiện chăn nuôi của Việt nam có thể dẫn ñến việc cho ăn thừa hoặc thiếu năng lượng Kết quả của Vũ Chí Cương và cs (2004) trên bò sữa nhằm so sánh 2 hệ thống dinh dưỡng (UFL và PDI của INRA, 1988 và NRC, 1996) cho thấy lô ăn theo tiêu chuẩn của Pozy và cs (2002) cho năng suất sữa và tăng khối lượng cao hơn hẳn lô ăn theo tiêu chuẩn của NRC Sự khác nhau này xảy ra ở tất cả các ñịa ñiểm thí nghiệm và trên tất cả các giống (F1, F2

và HF thuần) ðiều này cho thấy cần phải thận trọng khi sử dụng tiêu chuẩn NRC ñể lập khẩu phần cho bò sữa nuôi tại Việt Nam Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Mùi

và cs (2006) cho thấy việc áp dụng các tiêu chuẩn ăn khác nhau cho dê ñã dẫn ñến các kết quả về tăng trọng, tiết sữa vv… khác nhau Từ phát hiện này có thể suy ra là chúng

ta ñang xây dựng khẩu phần dựa vào các tiêu chuẩn mà chính chúng ta cũng không biết là có phù hợp với nhu cầu của gia súc nuôi ở Việt Nam hay không

Trái với việc xác ñịnh nhu cầu dinh dưỡng cho gia súc, việc xác ñịnh thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng nói chung và giá trị năng lượng nói riêng của các loại thức ăn cho gia súc gia cầm ñã ñược tiến hành nghiên cứu từ lâu Kết quả của các nghiên cứu này ñược tích lũy và xuất bản trong cuốn “Thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng thức ăn gia súc, gia cầm Việt nam) (Viện Chăn nuôi, 2001) Ngoài ra trong khuôn khổ chương trình hợp tác với Vương quốc Bỉ, một hệ thống dinh dưỡng cho bò

sữa cũng ñã ñược nghiên cứu, xây dựng dựa trên kết quả các thí nghiệm in vivo trên cừu, thí nghiệm với enzym pepcine-cellulose kết hợp với việc phân tích thành phần hoá học của hàng trăm loại mẫu thức ăn Kết quả của nghiên cứu này ñược trình bày trong cuốn: “Nuôi dưỡng bò ở miền Bắc Việt nam” (Pozy và cs., 2002) ðề tài: “Sử dụng phương pháp quang phổ hấp phụ cận hồng ngoại ñể xác ñịnh thành phần hoá học, tỷ lệ tiêu hoá và giá trị dinh dưỡng của thức ăn gia súc nhai lại” ñược thực hiện tại Viện Chăn nuôi ñã cho thấy có thể sử dụng phương pháp này ñể xác ñịnhnhanh, chính xác thành thành phần hoá học, giá trị dinh dưỡng của thức ăn cho bò (Vũ Chí Cương

và cs., 2006a; 2006b) Như vậy có thể nói chúng ta ñã và ñang xây dựng ñược một cơ

sở dữ liệu tương ñối ñồ sộ về thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của các loại thức ăn Việt nam cho gia súc gia cầm Tuy nhiên một số giá trị dinh dưỡng của thức ăn trình bày ở các cuốn sách trên (cụ thể là giá trị NE và ME cho bò sữa) ñược ước tính từ các công thức do các nước khác xây dựng dựa trên các loại thức ăn, gia súc và ñiều kiện chăn nuôi của họ Chính vì thế chúng ta không biết ñược mức ñộ chính xác của các công thức này khi áp dụng trong ñiều kiện Việt Nam

CHƯƠNG III ƯỚC TÍNH NHU CẦU NĂNG LƯỢNG TRAO ðỔI (MEm)

VÀ NĂNG LƯỢNG THUẦN (NEm) CHO DUY TRÌ CỦA BÒ TƠ LỠ HƯỚNG SỮA LAI 3/4 HF BẰNG HAI PHƯƠNG PHÁP KHÁC NHAU

mổ so sánh có thể ñược sử dụng ñể ño năng lượng tích lũy, mặc dù kỹ thuật giết mổ so sánh tốn kém và mất nhiều thời gian Tuy nhiên, ARC (1980) và AFRC (1990) ñã sử dụng các phương trình dựa trên khối lượng cơ thể ñể ước tính nhu cầu năng lượng cho duy trì Các phương trình của AFRC (1990) chia nhu cầu năng lượng cho duy trì thành nhu cầu năng lượng cho quá trình trao ñổi ñói và nhu cầu năng lượng cho các hoạt ñộng Vấn ñề chính trong việc sử dụng nhiệt sản xuất ở trạng thái ñói (Fasting heat production, FHP) ñể ước tính nhu cầu năng lượng cho duy trì là FHP phụ thuộc vào giống, giới tính gia súc, dinh dưỡng thức ăn trước khi trao ñổi ñói, thời gian trong giai ñoạn trao ñổi ñói và kích thước cơ quan nội tạng Koong và cs (1985) ñã quan sát trên những gia súc thí nghiệm có khối lượng giống nhau và kết quả cho thấy trước khi xác ñịnh FHP gia súc ñược ăn lượng thức ăn ăn vào lớn hơn ñã tạo ra giá trị FHP cao hơn

và khối lượng của các cơ quan nội tạng hoạt ñộng trao ñổi chất nặng hơn so với gia súc ñược ăn lượng thức ăn ăn vào thấp hơn

Các nghiên cứu về nhu cầu năng lượng cho gia súc nhai lại nói chung và cho bò sữa nói riêng ñược thực hiện rất nhiều ở các nước như Anh, Hoa kỳ và cả châu Âu Tuy nhiên, vấn ñề nghiên cứu này chưa ñược thực hiện ở Việt Nam Chính vì vậy, ñể

có ñược số liệu về nhu cầu năng lượng duy trì cho bò sữa lai ở Việt nam chúng ta với ñiều kiện khí hậu nhiệt ñới, và gia súc cho sữa có tiềm năng di truyền cao, chúng ta

cần nghiên cứu nhu cầu năng lượng cho duy trì ñể hiệu chỉnh các nhu cầu năng lượng hiện ñang mượn ñể dùng ở nước ta từ nhu cầu tính ñược trên bò sữa ở các nước ôn ñới

Vì lý do trên chúng tôi tiến hành ñề tài này với mục tiêu nhằm:

- Ước tính nhu cầu MEm ở bò cái tơ lỡ lai 3/4 HF bằng việc áp dụng bomb calorimeter và phương trình INRA (1989) thông qua thí nghiệm tiêu hóa in vivo

- Xác ñịnh nhu cầu NE cho duy trì (Net energy for maintain, NEm) ở bò cái tơ

lỡ lai 3/4 HF bằng phương pháp gián tiếp với 2 cách tiếp cận khác nhau: sử dụng phương trình của ARC (1980) và phương trình của INRA (1989)

3.2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

ðề tài ñược tiến hành từ năm 2008 ñến năm 2009 tại Bộ môn Dinh dưỡng Thức ăn Chăn nuôi và ðồng cỏ và Trung tâm Thực nghiệm và Bảo tồn Vật nuôi, Viện Chăn Nuôi

Bố trí thí nghiệm

ðể xác ñịnh nhu cầu năng lượng duy trì cho bò cái tơ lỡ lai 3/4 HF, 04 bò cái tơ (18 - 20 tháng tuổi, khối lượng trung bình 201 kg) lai 3/4 HF không mang thai ñược sử dụng trong thí nghiệm tiêu hóa cho mỗi loại thức ăn thí nghiệm (n = 4 cho mỗi loại thức ăn)

Thí nghiệm tiêu hoá in vivo ñược tiến hành theo quy trình thí nghiệm xác ñịnh

tỷ lệ tiêu hoá in vivo bằng phương pháp thu phân và nước tiểu tổng số (Cochran và Galyean, 1994) Bò thí nghiệm ñược nuôi nhốt cá thể trên cũi trao ñổi chất và cho ăn ở mức duy trì trong thời gian chuẩn bị 10 ngày, sau ñó ñến giai ñoạn thu mẫu 7 ngày Bò ñược cho uống nước tự do Trước và sau mỗi một giai ñoạn thí nghiệm bò ñược cân ñể kiểm tra tăng trọng Trước khi vào thí nghiệm, bò ñược tẩy ký sinh trùng ñường tiêu hóa Trong thời gian thu mẫu 7 ngày, toàn bộ lượng phân bò bài tiết ra ñược thu nhặt theo cá thể, cân xác ñịnh khối lượng rồi lấy mẫu (10% tổng khối lượng) ñể xác ñịnh vật chất khô (DM), protein thô (CP), mỡ thô (EE), xơ thô (CF), NDF, ADF, khoáng và

GE Thức ăn cho ăn và thức ăn thừa cũng ñược cân, lấy mẫu xác ñịnh DM, thành phần hóa học và giá trị GE như ñối với mẫu phân Nước tiểu cũng ñược thu cá thể trong 7 ngày, xác ñịnh dung tích, khối lượng Nước tiểu thu ñược hàng ngày của các cá thể bò ñược ñổ vào bình ñã có sẵn 100 ml H2SO4 7,2 N vàlấy mẫu (10ml/1lít) ñể phân tích

hàm lượng CP và GE Tất cả các mẫu thức ăn cho ăn, thức ăn thừa, phân, nước tiểu ñược giữ ở nhiệt ñộ - 200 C cho ñến khi phân tích

Thức ăn và chế ñộ nuôi dưỡng

Sáu loại thức ăn bao gồm 4 loại cỏ voi cắt sau tái sinh vào mùa hè lúc 35, 40,

45 và 50 ngày (CV35, CV40, CV45, CV50) cùng với một mẫu cỏ khô stylo trồng tại Ninh Bình và một mẫu rơm ủ urea 4% ñược sử dụng trong nghiên cứu này Thức ăn ñược chặt nhỏ: 2 - 3 cm và cho ăn ngày hai lần vào 8 giờ sáng và 4 giờ chiều Gia súc thí nghiệm ñược cho ăn hạn chế ñể ñảm bảo tăng trọng bằng không hoặc rất nhỏ Giai ñoạn nuôi chuẩn bị (10 ngày) chính là giai ñoạn ñiều chỉnh mức ăn vào hàng ngày của từng bò Thành phần hóa học của thức ăn thí nghiệm ñược trình bày ở Bảng 3.1

Bảng 3.1 Thành phần hóa học của các thức ăn thử nghiệm (% tính theo chất khô)

Xác ñịnh thành phần hóa học và GE của thức ăn, nước tiểu và phân

Vật chất khô, CP, EE, CF và Ash của thức ăn ñược xác ñịnh theo các tiêu chuẩn TCVN 4326-86, TCVN 4328-86, TCVN 4331-2001, TCVN 4329-86, TCVN 4327-86 NDF và ADF ñược xác ñịnh theo phương pháp của Goering và Van Soest (1970) Năng lượng thô của thức ăn, nước tiểu và phân ñược xác ñịnh bằng cách ñốt trực tiếp trên bomb calorimeter (IKA C2000 - ðức), riêng nước tiểu trước khi ñốt phải trộn với chất trợ cháy là paraphin

Xác ñịnh khối lượng và lượng thức ăn ăn vào

Khối lượng bò ñược xác ñịnh bằng cân ñiện tử Rudweight của Australia Lượng chất khô thức ăn ñược tính từ lượng thức ăn ăn vào, thức ăn còn thừa và vật chất khô của thức ăn

Xác ñịnh tỷ lệ tiêu hóa in vivo của thức ăn

Tỷ lệ tiêu hóa in vivo của một chất A nào ñó (Cochran và Galyean, 1994) trong thức ăn ñược tính như sau: Tỷ lệ tiêu hóa in vivo của A (%) = {[Lượng chất A ăn vào

từ thức ăn - Lượng chất A trong phân]/Lượng chất A ăn vào từ thức ăn} x 100

Xác ñịnh các giá trị năng lượng

Xác ñịnh giá trị nhu cầu MEm bằng hai phương pháp khác nhau ñể so sánh:

• Phương pháp trực tiếp dùng bomb calorimeter

- Giá trị GE, DE, ME (MJ/ngày), tỷ lệ tiêu hóa năng lượng và nhu cầu MEm ñược xác ñịnh trực tiếp trên trên bomb calorimeter Ở ñây:

GE = tổng nhiệt tạo ra khi ñốt thức ăn trực tiếp trên bomb;

DE = tổng nhiệt sản xuất khi ñốt thức ăn trực tiếp trên bomb - tổng nhiệt sản xuất khi ñốt phân trực tiếp trên bomb sau khi gia súc ăn thức ăn ñó;

- Tỷ lệ tiêu hóa năng lượng (%) = (GEthức ăn - GEphân)/ GEthức ăn * 100

- ME = DE - [(GE/100) x 6) + GE trong nước tiểu] với giá trị năng lượng thải ra theo khí methan (6% của tổng GE ăn vào) (McDonald và cs., 1995)

- Tổng ME (MJ/con/ngày) = ME (MJ/kg DM thức ăn) x Tổng lượng vật chất khô ăn vào/ngày Tổng lượng ME ăn vào này trước hết ñược hiệu chỉnh: trừ ñi lượng năng lượng chi phí cho tăng trọng/ngày (nếu bò không tăng trọng) hoặc cộng thêm lượng năng lượng chi phí cho tăng trọng/ngày (nếu bò tăng trọng) với hệ số là 19,3 MJ/kg tăng trọng (Feed into Milk, 2004)

- Nhu cầu MEm/kg khối lượng cơ thể (Body weight, BW) = tổng ME ăn vào/BW bình quân; nhu cầu MEm/kgW0,75 = tổng ME ăn vào/kgW0,75 ( Metabolic weight, kgW0,75: Khốilượng trao ñổi)

• Phương pháp gián tiếp theo hệ thống của INRA (1989)

- Giá trị GE, DE, ME (MJ/ngày), tỷ lệ tiêu hóa năng lượng và MEm ñược xác ñịnh theo hệ thống của INRA Pháp (1989), sử dụng số liệu tiêu hóa in vivo ñể áp vào các công thức của Jarige (1978); Andrieu và cs (1989); Xande và cs (1989)

- GE (kcal/kg OM) (chất hữu cơ - organic matter, OM) = 4543 + 2,0113 x CP (g/kg OM) ± 32,8 (r = 0,935) (Jarige,1978; Xande và cs., 1989) Sau ñó chuyển giá trị

GE từ Kcal/kg OM sang Kcal/kg DM

- DE (Kcal/kg OM) = GE x dE (Xande và cs, 1989) Sau ñó chuyển giá trị DE từ Kcal/kg OM sang Kcal/kg DM

Với: dE = 1,0087 dOM - 0,0377 ± 0,007 (r = 0,996)

Ở ñây dE: Tỷ lệ tiêu hoá của năng lượng thô, dOM: tỷ lệ tiêu hoá của chất hữu cơ

- ME (Kcal/kg OM) = DE x ME/DE (Xande và cs., 1989) Sau ñó chuyển giá trị này thành Kcal/kg DM

- ME/DE = 0,8417 - (9,9 x 10-5 x cellulose thô (g/kg OM)) - (1,96 x 10-4 x CP (g/kg OM)) + 0,221 x NA)

NA = Số lượng chất hữu cơ tiêu hoá ăn ñược (dOM) (g/kgW0,75)/23

- Nhu cầu MEm tính theo INRA cũng tương tự như dùng bomb calorimeter:

MEm/kgKL = tổng ME ăn vào/khối lượng bình quân; nhu cầu MEm/kgW0,75 = tổng

ME ăn vào/W0,75 Tổng ME (MJ/con/ngày) = ME (MJ/kg DM thức ăn) x Tổng lượng chất khô ăn vào/ngày

Xác ñịnh giá trị nhu cầu NEm với 2 cách tiếp cận khác nhau: sử dụng phương trình của ARC (1980) và phương trình của INRA (1989)

Giá trị GE, DE và ME (MJ/ngày) ñược xác ñịnh trực tiếp trên trên bomb calorimeter: GE = tổng nhiệt sản xuất khi ñốt thức ăn trực tiếp trên bomb; DE = tổng nhiệt sản xuất khi ñốt thức ăn trực tiếp trên bomb - tổng nhiệt sản xuất khi ñốt phân trực tiếp trong bomb calorimeter sau khi gia súc ăn thức ăn ñó; tỷ lệ tiêu hóa năng lượng = (GE - DE)/GE * 100, ME = DE - [(GE/100) x 6) với giá trị năng lượng thải ra theo khí methan (6% của tổng GE ăn vào) (McDonald và và cs., 1995) Sau khi có ñược ME, NEm ñược tính theo hai phương pháp khác nhau

- Theo hệ thống của INRA (1989) NEm = ME x km; sử dụng phương trình của Van Es (1975): km = 0,287q + 0,554

Ở ñây: q (tỷ lệ giữa năng lượng trao ñổi và năng lượng thô) = ME/GE

- Theo ARC (1980): Dùng hiệu quả sử dụng năng lượng trao ñổi cho duy trì ở bò sữa, thịt (ARC, 1980) trên cơ sở ME/GE = qm và hàm lượng năng lượng trao ñổi

ME của thức ăn (MJ/kg DM) như dưới ñây:

Hàm lượng năng lượng trao ñổi MJ/kgDM 7,4 9,2 11,0 12,9

km: hệsố sử dụng năng lượng trao ñổi cho duy trì 0,643 0,678 0,714 0,750 Phương trình: km = 0,35 qm + 0,505

Ở cả hai phương pháp INRA (1989) và ARC (1980) nhu cầu NEm/kgBW = tổng

NE ăn vào/khối lượng bình quân

Nhu cầu NEm/kgW0,75 = tổng NE ăn vào/kgW0,75 Tổng NE (MJ/con/ngày) =

NE (MJ/kg DM thức ăn) x Tổng lượng chất khô ăn vào/ngày

Phương pháp xử lý số liệu

Số liệu thí nghiệm ñược xử lý thông qua phân tích thống kê mô tả và phân tích phương sai ANOVA trên phần mềm Minitab 14.0, với mô hình toán như sau:

Xij = µ + αi + eij

Trong ñó: Xij, Giá trị quan sát thứ j cuả yếu tố thí nghiệm i; µ, Giá trị trung bình tổng thể; αi, Ảnh hưởng của yếu tố i (thức ăn thí nghiệm); eji, Sai số ngẫu nhiên

Các phương trình hồi qui ñược xây dựng trên Excel, sử dụng regression technique cho hàm hồi qui bậc 1

3.3 KẾT QUẢ

3.3.1 Nhu cầu năng lượng trao ñổi cho duy trì

Ảnh hưởng của phương pháp xác ñịnh ñến GE, DE (MJ/ngày) và hệ số tiêu hóa năng lượng

Bảng 3.2 cho thấy các giá trị GE, DE và hệ số tiêu hóa năng lượng ñược tính theo các phương pháp khác nhau cho kết quả tính toán khác nhau Khuynh hướng chung là

các giá trị GE, DE (MJ/ngày) và hệ số tiêu hóa năng lượng tính theo công thức của INRA cao hơn các giá trị tương ứng ño trực tiếp trên bom calorimeter Phương pháp xác ñịnh có ảnh hưởng ñáng tin cậy về mặt thống kê ñến giá trị DE (MJ/ngày) (P<0,001) và hệ số tiêu hóa năng lượng (P<0,05), nhưng không ảnh hưởng ñến GE (MJ/ngày) (P>0,05) của thức ăn thử nghiệm

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của phương pháp xác ñịnh ñến GE, DE (MJ/ngày) và hệ số tiêu hóa năng lượng