Dinh dưỡng và thức ăn chăn nuôi

Như vậy, một axit amin được coi là giới hạn thì không phải là so sánh hàm lượng hoặc tỷ lệ của nó với các axit amin thiết yếu khác, mà là so sánh nó với nhu cầu vật nuôi về axit amin đó,

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM GS.TS TỪ QUANG HIỂN (Chủ biên) PGS.TS TRẦN VĂN PHÙNG, PGS.TS PHAN ĐÌNH THẮM

PGS.TS TRẦN THANH VÂN, TS TỪ TRUNG KIÊN

ISBN 978-604-60-1085-2

DINH DƯỠNG

VÀ THỨC ĂN CHĂN NUÔI

(Tài liệu dùng cho đào tạo Tiến sỹ)

NHÀ XUẤT BẢN NÔNG NGHIỆP

Hà Nội - 2013

MỤC LỤC

Chương 1 DINH DƯỠNG AXIT AMIN

1.2 Sự chuyển hóa protein và axit amin trong cơ thể

1.3 Protein lý tưởng và phương pháp xác định 291.4 Phương pháp xác định nhu cầu axit amin cho vật

1.5 Vấn đề sản xuất và sử dụng axit amin tổng

Chương 2 MỐI QUAN HỆ GIỮA NĂNG LƯỢNG VỚI PROTEIN,

AXIT AMIN TRONG THỨC ĂN CHĂN NUÔI

(PGS.TS Phan Đình Thắm, TS Từ Trung Kiên) 45

2.2 Mối quan hệ giữa năng lượng và protein, axit amin

2.3 Mối quan hệ giữa năng lượng và protein, axit amin

2.4 Mối quan hệ năng lượng và protein, axit amin

trong thức ăn của gia súc nhai lại 63Chương 3 PHYTIN VÀ SỬ DỤNG PHYTAZA PHÂN GIẢI

PHYTIN TRONG THỨC ĂN CHĂN NUÔI

3.2 Phytaza - Enzym có khả năng phân giải hữu hiệu

3.4 Phương pháp định lượng phytin trong thức ăn chăn

Chương 4 NITRAT TRONG THỨC ĂN CHĂN NUÔI

4.2 Tác động của nitrat và nitrit lên cơ thể vật nuôi 904.3 Các biện pháp giảm thiểu ảnh hưởng của nitrat đến

trong cơ thể vật nuôi và sản phẩm chăn nuôi 140Chương 6 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ NĂNG

LƯỢNG CỦA THỨC ĂN CHĂN NUÔI

6.1 Phương pháp xác định giá trị năng lượng của thức

6.2 Phương pháp xác định giá trị năng lượng của thức

6.3 Phương pháp xác định giá trị năng lượng của thức

PHỤ LỤC 1 (Thuộc chương 1) Tiêu chuẩn axit amin trong thức

PHỤ LỤC 2 (Thuộc chương 3) Phương pháp phân tích phytin

LỜI NÓI ĐẦU

Theo quy định của Bộ Giáo dục và Đào tạo, từ năm 2012 trở đi, đào tạo tiến sỹ sẽ thực hiện theo chương trình đào tạo mới Đó là nghiên cứu sinh sẽ học một số môn chuyên sâu của ngành đào tạo trước khi thực hiện đề tài khoa học Để đáp ứng yêu cầu này, chúng tôi biên soạn giáo trình: “Dinh dưỡng và thức ăn chăn nuôi”, mã số FNA 821 thuộc chuyên ngành dinh dưỡng và thức ăn chăn nuôi

Dinh dưỡng và thức ăn chăn nuôi là một trong những môn học cốt lõi của ngành học về chăn nuôi Do đó, môn học này đã được giảng dạy trong chương trình đào tạo của bậc đại học và cao học Các vấn đề cơ bản thuộc lĩnh vực dinh dưỡng và thức ăn chăn nuôi đã được trình bày tương đối đầy đủ và toàn diện trong giáo trình dùng cho đào tạo hai bậc học nói trên Nếu giáo trình đào tạo bậc tiến sỹ cũng được viết theo khuôn mẫu của giáo trình hai bậc học này thì sẽ khó tránh khỏi sự trùng lặp về kiến thức và thiếu sự hấp dẫn đối với người học Vì vậy, Hội đồng xây dựng đề cương các môn học cho bậc đào tạo tiến sỹ của trường Đại học Nông Lâm đã chỉ đạo viết giáo trình này theo hướng chuyên sâu một

số chuyên đề Cách viết này cũng phù hợp với bậc đào tạo tiến sỹ, đó là đào tạo chuyên sâu về từng lĩnh vực chuyên môn

Trên cơ sở đề cương đã được Hội đồng thông qua, tập thể tác giả đã biên soạn giáo trình “Dinh dưỡng và thức ăn chăn nuôi” sử dụng cho bậc đào tạo tiến sỹ theo sáu chuyên đề Nội dung các chuyên đề này hoàn toàn chưa được trình bày hoặc chưa được trình bày chuyên sâu trong giáo trình đại học và cao học Tuy nhiên, cũng có một số vấn đề đã được trình bày trong giáo trình của các bậc học trước nhưng vẫn đưa vào giáo trình này với một dung lượng nhỏ nhằm mục đích hệ thống và đồng bộ nội dung kiến thức của chuyên đề

Giáo trình được thiết kế thành 6 chương theo 6 chuyên đề Cụ thể như sau:

- Chương 1: Giới thiệu về axit amin, sự chuyển hóa axit amin trong

cơ thể vật nuôi, protein lý tưởng, phương pháp xác định nhu cầu axit amin của vật nuôi và vấn đề sản xuất, sử dụng axit amin tổng hợp trong chăn nuôi

- Chương 2: Trình bày về mối quan hệ giữa năng lượng và protein, axit amin trong thức ăn chăn nuôi

- Chương 3: Phytin trong photpho của thức ăn, ảnh hưởng của nó đối với vật nuôi, sử dụng phytaza để giải phóng photpho từ phytin của thức ăn

và một số kết quả nghiên cứu về sử dụng phytaza trong chăn nuôi

- Chương 4: Độc tố nitrat trong thức ăn chăn nuôi, tác hại của nó đối với vật nuôi và biện pháp phòng ngừa

- Chương 5: Nguồn gốc và tính chất lý, hóa học của sắc tố, tác động của sắc tố đến vật nuôi, sắc tố trong thức ăn và các yếu tố ảnh hưởng đến tích tụ sắc tố trong sản phẩm chăn nuôi

- Chương 6: Các phương pháp ước tính và xác định năng lượng trong thức ăn của gia cầm, lợn và gia súc nhai lại

Tập thể tác giả xin giới thiệu với các thầy cô giáo, sinh viên đại học, học viên cao học, nghiên cứu sinh và độc giả cuốn giáo trình này Kính mong các đồng nghiệp, sinh viên, học viên, nghiên cứu sinh và độc giả quan tâm góp ý.

Các tác giả

Chương 1 DINH DƯỠNG AXIT AMIN

1.1 Tổng quan về axit amin

1.1.1 Cấu tạo axit amin

Protein là một yếu tố cấu trúc nên cơ thể động vật Cùng với carbonhydrat, chất béo, vitamin, chất khoáng và nước, protein là một trong những chất dinh dưỡng có tầm quan trọng đặc biệt với cơ thể động vật Trong thành phần protein có chứa trung bình 16% nitơ (AWT, 1988), điều này cho phép phân biệt protein với chất béo và chất bột đường Cấu trúc phân tử của protein có liên quan đến di truyền và được xác định rõ là chuỗi các axit amin

Tất cả các axit amin được cấu tạo chủ yếu từ cacbon, hydro, nitơ và oxy Ngoài các nguyên tố này ra, trong cấu trúc của ba axit amin là methionin, cystin và cystein còn có cả lưu huỳnh Các axit amin được xác định bởi hai nhóm chức trong phân tử: Nhóm amin (NH2) và nhóm carboxyl (COOH) Tùy thuộc vào vị trí của nhóm amin được đặt ở vị trí nào mà tạo thành  - axit amin hoặc β - axit amin Nếu nhóm amin được đặt ở vị trí cacbon  (vị trí cacbon thứ

2 của axit hữu cơ) thì đó là  - axit amin (nhóm amin và nhóm cacboxyl đặt trên cùng một nguyên tử cacbon) Còn đối với những axit amin khác, trong đó nhóm amin được đặt ở vị trí cacbon β thì

đó là β - axit amin (Theo hình vẽ sau):

2

|NH

2

|NH

Tại vị trí  của nguyên tử cacbon, ngoài một nhóm amin còn có thêm nhóm gốc hữu cơ (Carboniferous, aliphatic hoặc chất thơm) Nhóm gốc hữu cơ này cũng có thể được bổ sung thêm các nhóm chức khác Theo cấu trúc chung, nguyên tử cacbon  được bao bọc xung quanh bởi 4 gốc hữu cơ khác nhau Các hợp chất của cấu trúc

này, được gọi là các hợp chất hoạt động quang học, tồn tại dưới hai dạng đồng phân lập thể khác nhau: Dạng D và dạng L Các axit amin dạng D và dạng L tương phản với nhau giống như hình và ảnh trong gương hoặc như tay phải và tay trái Phần lớn các axit amin dạng L

có vai trò quan trọng trong dinh dưỡng và trao đổi chất, là những axit amin tham gia cấu tạo nên protein, còn dạng D chỉ gồm một số axit amin có trong các sinh vật sống dưới nước Đồng phân dạng D của axit aspartic có trong một số protein là kết quả của quá trình biến đổi sau dịch mã tự phát, kết hợp với sự hóa già protein hoặc là sản phẩm phụ của quá trình biến đổi enzym được xúc tác bởi L-isoaspartyl methyltransferaza Các axit amin thu được bằng phương pháp tổng hợp hóa học là hỗn hợp racemic không hoạt động quang học, bao gồm những lượng bằng nhau của các dạng L và D

Vấn đề sử dụng các dạng đồng phân lập thể khác nhau của các axit amin trong dinh dưỡng của động vật nông nghiệp đã được nghiên cứu nhiều trên thế giới ngay từ những năm 60 của thế kỷ

XX Về mặt hóa sinh học, các dạng đồng phân dạng D của các axit amin không thuộc bản chất của động vật bậc cao và thậm chí kể cả thực vật, còn công nghiệp hóa học chỉ sản xuất các hỗn hợp racemic bao gồm 50% dạng D và 50% dạng L của các axit amin (Maister, 1961) Các đồng phân dạng D trong hỗn hợp này thường gây nên những hiện tượng không mong muốn ở động vật, có thể gây nhiễm độc, dẫn đến khống chế các chức năng sinh lý riêng biệt, trong đó có các chức năng sinh lý sinh sản, thậm chí còn gây tử vong (Gradusov, 1968) Vì vậy, cần thiết phải nghiên cứu tỷ mỷ các tác động của các dạng D và DL của các axit amin đối với cơ thể, đặc biệt khi sử dụng bổ sung vào khẩu phần ăn của động vật Câu hỏi đặt ra là cái gì gây nên tác động có hại của các dạng đồng phân

D của các axit amin đối với cơ thể động vật Đã có nhiều nghiên cứu về vấn đề này, mặc dù chưa triệt để nhưng cũng đã xác định được một số điểm chính như sự hấp thu kém hơn so với dạng L Thậm chí các axit amin dạng D còn không thể đi qua thành ruột Khi đã thâm nhập vào cơ thể, sự tham gia của chúng vào quá trình trao đổi chất chậm hơn so với các axit amin trong thiên nhiên Ngoài ra, chúng còn bị bài tiết ra bên ngoài với số lượng lớn hơn và nhanh hơn Những tác động xấu của axit amin dạng D thậm chí còn tăng nhanh hơn khi tăng số lượng của chúng trong khẩu phần Người ta cũng đã xác định được khi sử dụng riêng biệt từng loại

axit amin dạng D sẽ ít độc hại hơn so với khi sử dụng hỗn hợp nhiều loại (Berg, 1959; Gradusov, 1968) Khi cho vật nuôi ăn khẩu phần có axit amin dạng D, sẽ làm tăng loại thải nitơ và từ đó làm tăng ô nhiễm môi trường sống (Buttery và cs., 1994) Ngoài ra, một

số axit amin dạng D nếu sử dụng chỉ với một lượng nhỏ trong khẩu phần cũng có thể làm giảm sinh trưởng với những biểu hiện chung như làm tăng lượng các axit amin này trong máu, dẫn đến làm giảm khả năng ăn vào của con vật (Heger, 1980)

Xét về mặt cấu trúc, các axit amin vừa là các axit hữu cơ vì có nhóm cacboxyl (COOH) và vừa là các bazơ mang tính chất kiềm là

do nhóm amin (NH2) tạo nên Bảng 1.1 cho thấy một số chỉ tiêu chung đặc trưng cho các tính chất lý - hóa học của các axit amin

Bảng 1.1 Một số tính chất lý hóa của các axit amin

Axit amin dạng L Công thức

hóa học

Khối lượng phân tử

Tỷ lệ nitơ (%)

Độ hòa tan trong 100g nước ở 25oC

(g)

Arginin C 6 H 14 N 4 O 2 174,20 32,16 15g ở 21oC Axit Aspartic C4 3 H 7 NO 4 133,10 10,52 0,500

1.1.2 Phân loại axit amin

Trong tự nhiên có khoảng 200 axit amin nhưng trong đó chỉ có khoảng 20 axit amin là thành phần cấu tạo nên protein Việc phân loại các axit amin theo các hướng sau:

* Phân loại theo cấu trúc hóa học

Căn cứ vào cấu trúc hóa học, người ta phân thành các axit amin

có cấu trúc mạch thẳng và mạch vòng Trong các axit amin mạch thẳng có thể phân ra các loại như axit monoamino-monocarboxylic (Bao gồm: glycin, alalin, valin, leucin, serin, threonin và isoleucin); axit monoamino - dicarboxylic (Axit aspartic, glutamic, asparagin, glutamin), axit diamin - monocarboxylic (Lysin, histidin và arginin); axit amin chứa lưu huỳnh (Cystein và methionin) Các axit amin mạch vòng bao gồm: phenylalanin, tyrosin, tryptophan và prolin Ngoài ra, còn có các axit amin đặc biệt, đó là những axit amin dẫn xuất của các axit amin thông thường khác Ví dụ, trong colagen

có hydroxyprolin và hydroxylysin là các dẫn xuất được thủy phân

từ prolin và lysin

* Phân loại theo nhóm gốc R

Các axit amin được chia thành ba nhóm chính như sau:

Nhóm không phân cực (apolar R group): Bao gồm các axit amin alalin, valin, leucin, isoleucin, prolin, phenylalanin, tryptophan và methionin

Nhóm phân cực: Bao gồm glycin, serin, threonin, cystein, tyrosin, asparagin và glutamin

Nhóm điện tích: Gồm nhóm điện tích dương có lysin, arginin

và histidin Nhóm điện tích âm gồm axit aspatic và axit glutamic

* Phân loại theo giá trị dinh dưỡng

Axit amin là những sản phẩm phân giải trực tiếp từ protein của thức ăn Nhưng không phải axit amin nào cũng có cùng chức năng

và vai trò đối với cơ thể động vật Trong đó, có khoảng 10 axit amin được gọi là axit amin không thể thay thế vì các axit amin này không thể tự tổng hợp hoặc chuyển đổi được trong cơ thể động vật

mà chúng phải được cung cấp từ thức ăn ; những axit amin này còn được gọi là axit amin thiết yếu Cụ thể đối với lợn, các axit amin thiết yếu là histidin, isoleucin, leucin, lysin, methionin, phenylalalin, threonin, tryptophan, valin và arginin Tuy vai trò của arginin đối với sinh trưởng khá quan trọng, nhưng trong một số trường hợp nó thường được coi là axit amin bán thiết yếu Cơ thể lợn có thể tự tổng hợp được arginin, và sự tổng hợp arginin từ glutamin có thể thấy ở tế bào thành ruột non trong khoảng một giờ trước lúc đẻ (Wu và Knable, 1995) Tuy nhiên sự tổng hợp này không đủ đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng trong giai đoạn phát triển đầu tiên của lợn (Southern và Beker, 1983) Vì vậy, trong khẩu phần ăn của lợn vỗ béo cần cung cấp arginin Nhưng ở giai đoạn thành thục về tính và chửa, lợn lại có thể tự tổng hợp được arginin

đủ cho nhu cầu (Easter và cộng sự, 1974; Easter và Beker, 1976) Trong giai đoạn tiết sữa, lợn nái có thể không tự tổng hợp đủ arginin cho nhu cầu

Các axit amin không thiết yếu đối với lợn là alalin, aspartic axit, cystein, cystin, axit glutamic, glycin, prolin, serin và tyrosin Một ví

dụ về nghiên cứu để chứng minh vấn đề này là thí nghiệm đối với prolin Một số kết quả nghiên cứu cho thấy, không có sự khác biệt

về sinh trưởng của lợn khi được nuôi bằng khẩu phần có bổ sung và không bổ sung prolin (Murphy, 1992; Chung và Baker, 1993), vì vậy các tác giả kết luận prolin không phải là axit amin thiết yếu đối với lợn

Đối với gia cầm, các axit amin không thay thế gồm có: Methionin, phenylalalin, lysin, threonin, tryptophan, valin, leucin, isoleucin, arginin, histidin Riêng glycin ở gia cầm non cũng được coi là axit amin không thay thế Một số axit amin có thể được cơ thể gia cầm tổng hợp trong trường hợp cơ thể chúng có các axit amin không thay thế khác Các axit amin như vậy được gọi là các axit amin thay thế một phần Đối với gia cầm, nhóm này bao gồm cystin, glycin và tyrosin Các axit amin có thể thay thế gồm: alalin, axit aspartic, glutamic, prolin và serin

Đối với động vật nhai lại còn non, nhu cầu axit amin tương tự như động vật dạ dày đơn Khi hệ tiêu hóa phát triển hoàn thiện, thì

hầu hết các axit amin không thay thế có thể được tổng hợp bởi các

vi sinh vật dạ cỏ Như vậy, về lý thuyết, các loại động vật nhai lại không phụ thuộc vào nguồn axit amin của thức ăn mà phụ thuộc vào lượng axit amin do vi sinh vật tạo nên Tuy nhiên, sinh trưởng

và sản lượng sữa của động vật nhai lại không thể đạt tối ưu nếu trong khẩu phần không được cung cấp đủ lượng các axit amin theo nhu cầu

1.1.3 Vai trò của các axit amin trong dinh dưỡng vật nuôi

Sự sinh trưởng của vật nuôi bao hàm quá trình tổng hợp protein Trong quá trình tổng hợp, các axit amin được sử dụng - tương ứng với cấu trúc di truyền đã được xác lập - để kết hợp với nhau thành các chuỗi Khi đó, tất cả các axit amin thiết yếu và không thiết yếu đều được sử dụng Nếu một axit amin nào đó được sử dụng để tạo

nên các chuỗi mà không có mặt trong “kho dự trữ axit amin”, thì

quá trình tổng hợp protein sẽ bị dừng lại Nếu đó là một axit amin thuộc nhóm không thiết yếu thì cơ thể vật nuôi sẽ có khả năng tự tổng hợp và cung cấp để đáp ứng yêu cầu này Nhưng nếu đó là axit amin thiết yếu, thì axit amin này phải được cung cấp từ thức ăn Trong trường hợp nó lại không có mặt trong thức ăn cung cấp, thì axit amin này sẽ bị thiếu hụt và nó trở thành yếu tố giới hạn gây ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp protein của cơ thể Do đó, thức

ăn buộc phải có một lượng tối thiểu vừa đủ của mỗi axit amin thiết yếu theo nhu cầu của vật nuôi Người ta lấy “lượng tối thiểu vừa đủ” của mỗi axit amin thiết yếu theo nhu cầu của vật nuôi làm

“thước đo” cho chính nó hay còn gọi là mức giới hạn của axit amin

đó (10 axit amin thiết yếu sẽ có 10 “thước đo” hay 10 mức giới hạn riêng) Nếu hàm lượng của một axit amin thiết yếu nào đó trong thức ăn nhỏ hơn “thước đo” của chính nó thì axit amin đó sẽ là axit amin giới hạn Khi có bất kỳ một axit amin thiết yếu giới hạn nào trong khẩu phần, nó đều làm giảm hiệu quả sử dụng protein Như vậy, một axit amin được coi là giới hạn thì không phải là so sánh hàm lượng (hoặc tỷ lệ) của nó với các axit amin thiết yếu khác, mà

là so sánh nó với nhu cầu vật nuôi về axit amin đó, nhu cầu này đã được chuẩn hóa thành “thước đo” như đã nêu trên

Theo Lenis và cs (1999) nhu cầu về tỷ lệ giữa axit amin thiết yếu với axit amin không thiết yếu là 50:50, tỷ lệ này càng quan trọng hơn đối với các khẩu phần có mức protein thấp Có thể tăng

tỷ lệ giữa axit amin thiết yếu và không thiết yếu lên 70:30, mà không làm giảm khả năng sử dụng nitơ ở lợn, đồng thời các axit amin thiết yếu bị khử amin được sử dụng có hiệu quả cho sự tổng hợp các axit amin không thiết yếu Gia súc còn non có quá trình sinh trưởng gắn chặt với trao đổi protein trong cơ thể, quá trình đó tuân theo quy luật nhất định Con vật càng non trao đổi chất càng mạnh thì khả năng tích lũy protein càng lớn Gia súc trưởng thành, khả năng tích lũy protein giảm dần, đồng thời lượng protein trong

cơ thể cũng giảm dần Gia súc có khối lượng lớn thì tổng lượng protein cung cấp cho cơ thể phải cao hơn, tuy nhiên nếu tính theo 1

kg khối lượng cơ thể thì nhu cầu protein giảm theo sự tăng lên của khối lượng cơ thể Như vậy, đối với vật nuôi thịt nếu cung cấp đầy

đủ lượng protein và cân đối các axit amin thì chúng sẽ lớn nhanh và rút ngắn thời gian sinh trưởng Khi trong khẩu phần ăn thiếu một

axit amin nào đó, nhu cầu protein tăng lên rất nhiều

Khi xác định nhu cầu cho vật nuôi, các axit amin thiết yếu còn được chia thành các axit amin giới hạn thứ nhất, thứ 2, thứ 3 v.v Đối với khẩu phần của lợn, lysin thường được coi là axit amin giới hạn thứ nhất, threonin là axit amin giới hạn thứ 2 và methionin + cystein là axit amin giới hạn thứ 3 (AWT, 1988) Tương ứng đối với gia cầm, các axit amin giới hạn là methionin, lysin, threonin Nếu như xác định được thứ tự và lượng thiếu hụt của các axit amin giới hạn thì khi ta bổ sung đầy đủ axit amin giới hạn thứ nhất, hiệu suất sử dụng protein (axit amin) của khẩu phần sẽ được tăng lên, tiếp tục bổ sung đầy đủ axit amin giới hạn thứ 2, hiệu suất sử dụng protein (axit amin) tiếp tục được tăng lên, cho đến khi bổ sung đầy

đủ axit amin giới hạn cuối cùng thì hiệu suất sử dụng protein (axit amin) đạt được tối ưu nhất

Vai trò chính của các axit amin trong tất cả các tổ chức cơ quan của cơ thể sống là tham gia vào quá trình sinh tổng hợp protein Sự kết hợp giữa nhóm amin và nhóm cacboxyl của hai axit amin sẽ tạo nên liên kết peptid - đây là cấu trúc cơ bản của liên kết axit amin

trong chuỗi peptid Ngoài ra, các axit amin còn là nguồn cung cấp năng lượng Một số axit amin còn là vật liệu của một số thành phần sinh học quan trọng khác, ví dụ như adrenalin và một số muối của mật Đối với con vật non, nếu thiếu bất kỳ axit amin nào trong số các axit amin không thay thế thì sinh trưởng tức khắc bị dừng lại Đối với gia cầm đẻ trứng thì sút cân, giảm đẻ trứng đột ngột và sau

đó dừng đẻ trứng hoàn toàn Ousterhaut (1960) cho biết khi không

có isoleucin hoặc valin trong thức ăn, gà con chết trong vòng 18-19 ngày Với các khẩu phần không có histidin, gà con có thể sống được hai tháng, còn không có lysin sống được 53 ngày Khi loại trừ tất cả các axit amin trong khẩu phần, gà con sống được 35 ngày Nhìn chung, vai trò của một số axit amin thiết yếu đối với vật nuôi như sau:

Lysin có công thức hóa học là L-,ε-diamino-n-caproic acid monohydrochlorid Trong phân tử có hai nhóm amin nằm tại vị trí

 và ε, điều này cho thấy lysin là axit amin cơ bản Dạng đồng phân L của lysin được cơ thể vật nuôi sử dụng hoàn toàn, trong khi

đó dạng D không sử dụng được Lysin đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất, là thành phần cấu tạo nên protein, enzym và các cơ quan bộ phận trong cơ thể, là thành phần của nucleotid, và tham gia vào sự phân chia tế bào Khi thiếu lysin trong khẩu phần, vật nuôi có những biểu hiện như sinh trưởng giảm, ảnh hưởng đến việc vận động Một số nghiên cứu còn cho thấy, khi thiếu lysin trong khẩu phần có thể làm tê liệt hệ thống thần kinh và có thể tác động đến mô của gan Đối với gia cầm, lysin

có tác dụng làm tăng sinh trưởng, tăng sức sản xuất trứng, cần thiết cho tổng hợp nucleproteid hồng cầu và trao đổi bình thường của nitơ, tạo sắc tố melanin của lông da Nếu thiếu lysin sẽ đình trệ sự phát triển, giảm năng suất trứng và thịt của gia cầm, làm giảm lượng hồng cầu, huyết sắc tố và tốc độ chuyển hóa canxi, photpho, gây còi xương, thoái hóa cơ, làm rối loạn hoạt động sinh dục

Methionin có cấu tạo hóa học là DL- amino - γ methylthio butyric acid Axit amin này được sử dụng hoàn toàn, bởi vì dạng đồng phân D sẽ chuyển thành dạng L thông qua quá trình khử và tái tạo amin Methionin cũng là một trong các nguyên liệu quan trọng

cấu tạo nên protein, là thành phần của enzym và của các cơ quan tổ chức trong cơ thể Trong phân tử của methionin có gốc methylthio

CH3, nó đóng vai trò quan trọng trong trao đổi và sử dụng chất béo Đặc biệt, methionin còn là tiền chất của cystein hoặc cystin, những chất này tạo nên chuỗi peptid glutathion, đây được coi là vật liệu ban đầu của quá trình sinh tổng hợp protein Tất cả các axit amin có chứa lưu huỳnh đều là nguồn tạo ra axit sulfuaric có ý nghĩa quan trọng đối với việc loại trừ các tác động có hại trong gan của một số sản phẩm độc hại trong quá trình trao đổi Cystein và cystin còn tham gia vào hoạt hóa quá trình oxy hóa - khử trong cơ thể Cùng với cholin và betain, methionin là “chất cho” chủ yếu các nhóm metyl trong phản ứng metyl hóa khi tạo ra creatin, etanolamin, cacnozin, noradrenalin, cholin, adrenalin Một số triệu chứng khi thiếu methionin trong khẩu phần là quá trình trao đổi chất béo giảm, rối loại chức năng thận và chức năng tuần hoàn, teo dịch hoàn, buồng trứng và cơ Methionin có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của gia cầm, đến chức năng của gan và tuyến tụy, có tác dụng điều hòa trao đổi lipit chống mỡ hóa gan, tham gia tạo nên serin Nếu thiếu methionin, gia cầm mất tính thèm ăn, thoái hóa cơ, thiếu máu, nhiễm mỡ gan, rụng lông, giảm phân giải chất độc thải ra trong quá trình trao đổi chất (Bukin và cộng sự, 1977).*

Threonin có cấu tạo hóa học là L--amino-β-hydroxybutiric acid Threonin có khá nhiều trong protein của động vật, ngược lại thường thiếu hụt trong protein thực vật Cơ thể vật nuôi sử dụng threonin đồng phân dạng L; dạng D không được sử dụng Threonin là một trong các thành tố quan trọng của protein, có tác động làm ổn định cấu trúc protein thông qua hình thành cầu nối hydro Cũng giống như lysin

và methionin, threonin có quan hệ chặt chẽ với chức năng sinh lý của gan Nếu thiếu hụt threonin trong khẩu phần, sẽ làm tăng sự phân giải chất béo của tế bào gan, giảm quá trình sinh trưởng, rối loạn chức năng của hệ thần kinh Đối với gia cầm, threonin cần thiết cho việc trao đổi chất và kích thích sự phát triển của gia cầm non Nếu thiếu,

*

Ghi chú: Tên công thức hóa học của các axit amin và một số chất khác được giữ nguyên không dịch sang tiếng Việt (VD: L--amino-β-hydroxybutiric acid)

gây tăng thải nitơ nhận được từ thức ăn cùng với nước tiểu, làm giảm khối lượng sống Thức ăn có nguồn gốc từ động vật và thực vật đều có

đủ threonin cho nhu cầu của gia cầm

Thành phần hóa học của tryptophan là L hoặc indolylpropionic acid Đối với cơ thể động vật, chỉ dạng đồng phân L-tryptophan được sử dụng hoàn toàn, còn dạng DL được sử dụng

DL--amino-β-từ 99 - 100% đối với lợn, nhưng đối với gia cầm chỉ còn 55 - 85% Tryptophan có mặt trong hầu hết các loại protein thực vật, tuy nhiên hàm lượng trong từng loại thức ăn không giống nhau Đối với đậu tương thường rất giàu tryptophan, nhưng trong ngô, bột thịt, bột xương thịt hàm lượng tryptophan thường rất thấp Tryptophan

là một yếu tố cấu tạo nên protein, tham gia vào việc hình thành nên vật liệu khởi đầu của NAD (Nicotinic acid amide-adenine-dinucleotic) và các quá trình trao đổi chất khác thông qua hormone serotonin và tryptamin Tryptophan có tác động tốt đến khả năng ăn vào của vật nuôi, duy trì chức năng sinh dục, hình thành albumin và tổng hợp axit nicotinic Khi thiếu hụt tryptophan trong khẩu phần, con vật thường có các biểu hiện như rối loạn sinh trưởng, rối loạn quá trình hình thành hemoglobin trong máu, nếu thiếu hụt trầm trọng có thể dẫn đến chết Do tryptophan có mối quan hệ khăng khít với axit nicotinic, cho nên khi thiếu axit nicotinic thì có thể bù đắp bằng tryptophan, nhưng axit nicotinic không được coi là vật liệu tái tạo nên tryptophan, vì vậy, axit amin này có tầm quan trọng đặc biệt cho việc bảo vệ da khỏi chứng bệnh nứt da (pellagra) Tryptophan cần cho sự phát triển của gia cầm non, duy trì sức sống

và sinh sản của gia cầm trưởng thành, có tác dụng điều hòa hoạt động của tuyến nội tiết, đảm bảo cho sự phát triển của trứng và tinh trùng Nếu thiếu tryptophan trong khẩu phần, khả năng sản xuất trứng và tỷ lệ ấp nở sẽ giảm

Cystin là axit amin được phát hiện đầu tiên trên thế giới Vào năm 1810, Wollaston đã phân lập được crystallin từ sỏi thận và đặt tên là “cystic oxide” Vào năm 1832, Berzelius chỉ ra rằng thuật ngữ “cystic oxide” không thích hợp lắm với hợp chất hữu cơ này và đổi tên thành cystin Axit amin này thuộc nhóm axit amin chứa lưu huỳnh Nhu cầu đối với cơ thể của nó có thể được thay thế bằng

methonin Vai trò của cystin đối với vật nuôi giống như vai trò của methionin

Histidin được Kossel phát hiện vào năm 1896 từ sản phẩm protamin Cấu tạo hóa học của histidin là -amino-β-imidazolpropionic acid Histidin có quan hệ mật thiết với quá trình tạo máu, đặc biệt hình thành hemoglobin và đóng vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp axit nucleotic Nếu thiếu hụt histidin trong khẩu phần sẽ dẫn đến thiếu máu thông qua hàm lượng hemoglobin trong máu giảm Đối với gia cầm non, ngoài gây thiếu máu, còn giảm tính thèm ăn và khả năng lợi dụng thức ăn

Vào năm 1901, Fischer giới thiệu phương pháp este hóa axit amin và phân tách các este này bằng việc cất phân đoạn ở áp suất thấp Trong quá trình cất phân đoạn ở nhiệt độ từ 40-80oC và áp suất

10 psi, ông đã phân tách được -aminoisovaleic acid và đặt tên là valin Các nghiên cứu về sau đã chứng minh valin là nguồn tạo ra axit metilmaloic, là chất sẽ chuyển thành axit malonic và propionic Axit malonic là chất chống lại quá trình trao đổi, bao vây các quá trình oxy hóa axit succinic và chính bằng cách này đã kìm hãm sự trao đổi năng lượng ở giai đoạn chu trình các axit tricacboxinic Khi thiếu valin trong khẩu phần, vật nuôi sẽ dừng sinh trưởng, dễ bị tổn thương và rối loạn chức năng vận động Chức năng sinh lý chính của valin là tham gia vào quá trình sửa chữa các rối loạn của hệ thần kinh, có tác dụng điều hòa hoạt động của hệ thần kinh trung ương và tham gia vào việc chuyển hóa gluco thành glycogen Trong thức ăn thường chứa đủ valin thỏa mãn cho nhu cầu của gia súc, gia cầm Phenylalanin có cấu tạo hóa học là 2-amino-3 phenylpropanoic acid Từ phenylalanin có thể tổng hợp nên tyrosin Công thức hóa học của tyrosin là L-2 amino-3 (4 hydroxyphenyl) propanoic acid Trong cơ thể vật nuôi, cả hai loại axit amin này đều có vai trò trong việc tổng hợp các hormone adrenalin và thyrosin Về chức năng, phenylalanin tham gia vào quá trình tạo máu, đặc biệt trong sự thành thục của hồng cầu Sự thiếu hụt các axit amin này trong khẩu phần tạo nên sự rối loạn chức năng tuyến giáp, tuyến trên thận và sắc tố da Đối với gia cầm đẻ trứng, không chỉ làm giảm sinh sản

mà còn có khả năng dẫn đến chết

Vào năm 1819, Proud tình cờ phát hiện được leucin trong khi tiến hành các thí nghiệm về lên men cùng với các loại hương liệu khác nhau của pho mát Cấu tạo hóa học của leucin là -amino-isocapronic acid Leucin có tính chất xeton mạnh, bởi vì nó mở đầu cho sự tạo ra axit axetoaxetic, có tác dụng tương hỗ đối với trao đổi chất béo Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, nếu thiếu leucin trong khẩu phần, sẽ gây rối loạn chức năng gan, thậm chí có thể làm teo gan Ngoài ra, khi thiếu axit amin này có thể gây rối loạn chức năng của dịch hoàn, tuyến trên thận

Isoleucin được Felix Ehrlich phân tách vào năm 1903 từ rỉ mật

củ cải đường Cấu tạo hóa học của nó là -amino-β-metylvalerovic acid Isoleucin có chức năng tương tự như leucin thông qua việc tạo

ra các hợp chất xeton, axetilcoenzym A và propionilcoenzym A, từ

đó tham gia vào quá trình trao đổi glucid và chất béo

1.1.4 Vấn đề dư thừa, không cân bằng và độc tính của axit amin

Hiện nay, ngoài những hiểu biết về vai trò của axit amin trong dinh dưỡng vật nuôi, chúng ta đã và đang tiếp tục sử dụng các axit amin tổng hợp để cải thiện tốc độ sinh trưởng, giảm tiêu tốn thức ăn cho 1 kg tăng khối lượng và tăng tỷ lệ nạc trong thịt xẻ Tuy nhiên, một vấn đề đặt ra là những tác động của việc bổ sung quá nhiều axit amin tổng hợp trong thức ăn đối với cơ thể vật nuôi như thế nào? Liệu các axit amin có gây độc đối với vật nuôi hay không? Các kết quả nghiên cứu trên thế giới (Jones, 1961; Southern, 1982; Hagemeier, Libal, 1983; Anderson, 1984; Edmonds, 1987) đã chỉ

rõ tác động của dư thừa axit amin trong khẩu phần ăn cho lợn và gia cầm như sau:

(1) Nếu chỉ dư thừa 1% hàm lượng của một axit amin thiết yếu nào

đó sẽ không làm giảm sinh trưởng cũng như hiệu quả sử dụng thức ăn của lợn và gia cầm Chỉ có methionin là axit amin thiết yếu duy nhất làm giảm sinh trưởng của lợn khi lượng dư thừa vượt quá 2%

(2) Khẩu phần có chứa 4% các axit amin leucin, isoleucin và valin sẽ không làm giảm sinh trưởng của vật nuôi Trong khi đó methionin làm giảm mạnh sinh trưởng của vật nuôi

(3) Khẩu phần có chứa 4% lysin không ảnh hưởng lớn đối với lợn, trong khi đó ảnh hưởng nặng nề đối với gia cầm (Jones, 1961 nhận thấy rằng, khi thừa lysin trong khẩu phần đã xuất hiện những dấu hiệu độc hại ở gà con) Ngược lại, nếu bổ sung 4% arginin vào khẩu phần, lại làm giảm sinh trưởng đối với lợn nhiều hơn gia cầm (4) Khẩu phần có chứa 4% threonin sẽ làm giảm sinh trưởng của gia cầm nhưng không gây ảnh hưởng xấu đối với lợn

(5) Khẩu phần có chứa dư thừa của một số axit amin thiết yếu (ví dụ như arginin, leucin, phenylalanin, tyrosin) được thí nghiệm trên khẩu phần ngô - đậu tương nhưng không ảnh hưởng đến năng suất của vật nuôi

(6) Sự dư thừa axit amin trong khẩu phần không làm tăng trao đổi nhiệt ở lợn (Fuller và cs 1987), nhưng một số nghiên cứu khác (Kerr, 1988) lại chỉ ra rằng sẽ làm tăng trao đổi nhiệt của lợn trong những tháng mùa hè, và không tăng trong những tháng mùa đông Như vậy, không chỉ sự thiếu hụt các axit amin trong khẩu phần

ăn mới gây hiện tượng giảm năng suất của vật nuôi, mà sự dư thừa cũng có thể gây ra các tác động bất lợi Khi dư thừa lượng các axit amin trong khẩu phần sẽ dẫn đến giảm khả năng ăn vào của vật nuôi, giảm tốc độ sinh trưởng Nếu lượng dư thừa lớn hơn, đặc biệt trong những khẩu phần có hàm lượng nitơ thấp sẽ gây độc đối với các cơ quan trong cơ thể Trong một số trường hợp, hàm lượng cao các axit amin thiết yếu và không thiết yếu có thể sẽ gây độc, tuy nhiên mức độ độc tính của từng loại axit amin không giống nhau (Heger, 1980) Ví dụ: Chỉ dư thừa một lượng nhỏ axit amin (ví dụ methionin) có thể gây ảnh hưởng nặng nề cho cơ thể con vật Ngoài

ra, sự dư thừa của một axit amin nào đó mà bản thân nó không gây độc tính, nhưng có thể gây ra sự thiếu hụt của một axit amin khác (Sự dư thừa một lượng nhỏ của leucin có thể dẫn đến sự thiếu hụt của isoleucin)

Vật nuôi có một vài triệu chứng lâm sàng đặc trưng khi dư thừa axit amin như đã mô tả phần trên Dấu hiệu rõ ràng nhất là lượng thức ăn ăn vào giảm, thể hiện thức ăn thừa nhiều, chậm lớn, hiệu quả kinh tế thấp Tuy một số loài vật nuôi, ví dụ như lợn cũng có

thể chịu được lượng protein ăn vào cao mà ít có biểu hiện bệnh tật đáng kể, ngoại trừ đôi khi có thể bị ỉa chảy nhẹ Tuy nhiên, khi cho lợn ăn lượng protein cao (vượt quá 25% trong khẩu phần đối với lợn choai vỗ béo) là lãng phí, gây ô nhiễm môi trường và kết quả là làm giảm tăng khối lượng và giảm hiệu quả sử dụng thức ăn Trong khẩu phần ngô và đậu tương thường có chứa một lượng axit amin nhất định như arginin, leucin, phenylalanin + tyrosin, vượt quá lượng cần thiết để đạt được sự sinh trưởng tối ưu, nhưng lượng vượt này ít ảnh hưởng đến kết quả nuôi dưỡng của lợn Ngược lại nếu chúng ta bổ sung quá nhiều axit amin tinh thể như arginin, leucin, methionin có thể làm giảm lượng thức ăn ăn vào và giảm tốc độ sinh trưởng (theo Oestemer, 1973, Edmond và Baker, 1982; Brudevoid và Southern, 1994) Lợn ăn quá nhiều một loại axit amin riêng lẻ có thể gây các hiện tượng độc, đối kháng hay mất cân bằng tùy theo từng mức độ ảnh hưởng Sự đối kháng thường xảy ra giữa các axit amin có quan hệ về mặt cấu trúc Ví dụ như đối kháng lysin

- arginin ở gia cầm, khi lượng lysin trong khẩu phần vượt quá nhu cầu sẽ làm tăng nhu cầu về arginin Tuy nhiên, ở lợn sự dư thừa về lysin không làm tăng nhu cầu arginin (Edmond và Baker, 1987b) Phần lớn các nhà khoa học đều khẳng định sự dư thừa và sự thiếu hụt axit amin trong khẩu phần của gia cầm đều không có lợi cho sức khỏe và tạo sản phẩm thịt, trứng Vì sự thừa và thiếu các axit amin trong khẩu phần của gia cầm đều là hiện tượng không mong muốn Vì vậy cần thiết phải cân đối các axit amin thay thế và không thay thế trong khẩu phần ăn của gia cầm Điều này cho phép làm tăng sinh trưởng và hiệu quả sử dụng thức ăn Khi cho gà mái

ăn các khẩu phần ăn được cân đối các axit amin, sức đẻ trứng tăng lên và chi phí thức ăn cho sản xuất trứng giảm xuống

Tác động gây độc của các axit amin được phát hiện đầu tiên trên các động vật thí nghiệm, khi được bố trí khẩu phần ăn với hàm lượng của từng axit amin riêng lẻ khác nhau Những triệu chứng độc quan sát được trong trường hợp này thường ảnh hưởng trực tiếp đến cấu tạo và chức năng sinh lý của một số cơ quan trong cơ thể (Benevenga và Steel, 1984) Trên thực tế chăn nuôi, các biểu hiện gây độc của axit amin thường là giảm về sinh trưởng Baker (1989)

đã chỉ ra rằng methionin là axit amin gây độc nhất cho vật nuôi khi

ở liều lượng 40 g/kg thức ăn trong khi leucin, isoleucin và valin không gây ảnh hưởng ở liều lượng này Tác động gây độc của các axit amin còn tùy thuộc vào từng loại axit amin đối với những loại vật nuôi khác nhau Khi dư thừa threonin thường gây ảnh hưởng xấu đến sinh trưởng của gà, nhưng không gây ảnh hưởng đối với lợn, trong khi arginin có độc tính cao đối với lợn chứ không gây ảnh hưởng đối với các loài thủy cầm

Sự mất cân bằng axit amin cũng có thể xảy ra khi khẩu phần được bổ sung thêm một hay nhiều axit amin không phải là axit amin thiết yếu Trong các trường hợp đó, lượng thức ăn ăn vào đều giảm Nếu chúng ta rút bớt lượng axit amin vượt quá khỏi khẩu phần (tạo cân bằng về axit amin trong khẩu phần) thì vật nuôi sẽ nhanh chóng trở lại bình thường

1.2 Sự chuyển hóa protein và axit amin trong cơ thể vật nuôi

1.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự chuyển hóa protein và axit amin trong cơ thể vật nuôi

Protein là cơ sở của sự sống, nó có nhiều chức năng quan trọng trong cơ thể vật nuôi Protein trong mô cơ chiếm 1/2 tổng protein

cơ thể, số còn lại là protein trong các cơ quan, nội tạng, máu và lông, một lượng nhỏ trong các enzym và một số chất tiết khác của

cơ thể Trong cơ thể vật nuôi, protein luôn ở trạng thái động, tức là luôn có protein mới được tổng hợp để sinh trưởng, để tích lũy thịt

và bù đắp phần hao hụt do sự phân giải protein Tuy nhiên, trong thực tế thật khó có thể xây dựng khẩu phần có protein lý tưởng để cung cấp theo nhu cầu của vật nuôi

* Sự tiêu hóa protein và các yếu tố ảnh hưởng:

Trước hết protein sẽ được hệ enzym proteaza trong dạ dày và ruột non phân giải thành các axit amin Sau đó, các axit amin này sẽ được hấp thu theo máu tới gan và các tổ chức cơ thể để tham gia các phản ứng tổng hợp các protein có tính đặc trưng của các cơ quan tổ chức, đặc biệt là tổng hợp protein cơ và tạo thành sản phẩm thịt nạc của động vật sinh trưởng Nếu sự cung cấp axit amin trong

khẩu phần càng sát với nhu cầu bao nhiêu, thì lượng nitơ thải ra trong phân và nước tiểu càng giảm đi và hiệu quả sử dụng protein càng cao Tuy nhiên, để nâng cao hiệu suất tiêu hóa và sử dụng protein, axit amin trong khẩu phần, cần phải hiểu biết rõ về các yếu

tố ảnh hưởng tới tiêu hóa protein và axit amin của vật nuôi Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình này, bao gồm:

Ảnh hưởng của giống và di truyền: Khả năng tiêu hóa và lợi

dụng thức ăn nói chung, protein nói riêng phụ thuộc vào bản chất di truyền của loài, giống và cá thể Lợn hướng mỡ có khả năng tiêu hóa và lợi dụng protein thấp hơn lợn hướng nạc Điều này thể hiện

ở khả năng phân tiết các men tiêu hóa protein ở dịch tụy, dịch ruột,

mà về thực chất là sự hình thành một kiểu di truyền về trao đổi chất, phù hợp với tính chất thức ăn và chế độ nuôi dưỡng Các giống lợn ngoại được chọn lọc theo hướng chuyên nạc, đã hình thành kiểu trao đổi chất thích ứng với tỷ lệ protein cao trong khẩu phần nhằm cung cấp đủ nguyên liệu cho tổng hợp và tích lũy protein trong cơ thể với mức độ cao Về bản chất sinh hóa, đó chính

là khả năng tăng cường sự chế tiết và hoạt tính men tiêu hóa protein trong dịch tụy để đủ khả năng phân giải số lượng protein được tăng cường ở mức cao trong thức ăn cho nhu cầu tăng trọng Corring và Saucier (1972) đã thí nghiệm cho lợn ăn các mức protein khác nhau

và thấy rằng, lượng tiết cũng như hoạt tính của men chymosin tăng

rõ rệt Từ đó các tác giả cho rằng có sự thích ứng của men trong dịch tụy với sự thay đổi của chế độ dinh dưỡng nói chung và chế độ protein nói riêng Còn Grossman (1942) và Rebout (1966) cho rằng men chymosin đáp ứng được tất cả sự thay đổi về thành phần protein của thức ăn theo chiều hướng thích ứng với sự tăng mức protein khẩu phần, hàm lượng protein của khẩu phần càng cao, hoạt tính của men càng tăng mạnh Qua đó, chúng ta có thể nhận xét rằng, quá trình chọn lọc đặc tính di truyền về tăng trọng phần nạc của lợn gắn liền với sự thay đổi hoạt tính của men trong những điều kiện tương thích để phù hợp với sự gia tăng hàm lượng protein trong khẩu phần

Thông thường các giống gia cầm cao sản có nhu cầu về protein

và axit amin cao hơn các giống gia cầm địa phương, vì đối với gà

thịt chu kỳ sản xuất của chúng rất ngắn (có thể giết thịt lúc 35 - 42 ngày tuổi) Kích cỡ và khối lượng cơ thể là các tính trạng liên quan nhiều bởi di truyền, nhưng lại có tương quan thuận với nhu cầu protein và axit amin cung cấp từ thức ăn, vì những dòng, giống có tầm vóc to thường có nhu cầu axit amin cao hơn dòng, giống có tầm vóc nhỏ Khác biệt về di truyền, về nhu cầu axit amin cũng có thể xảy ra do có sự sai khác về hiệu quả tiêu hóa, hấp thu dinh dưỡng và trao đổi chất của các dòng giống khác nhau

Ảnh hưởng chế biến thức ăn và kỹ thuật cho ăn: Tính chất thức

ăn, thành phần dinh dưỡng có ảnh hưởng tới việc tiết dịch tiêu hóa, hoạt tính men, hiệu suất tiêu hóa và hấp thu protein, axit amin trong khẩu phần Điều kiện nuôi dưỡng, không chỉ ảnh hưởng đến lượng dịch tiêu hóa tiết ra, mà còn làm thay đổi rõ rệt hoạt tính của các men tiêu hóa Teletnep (1966), khi nghiên cứu hoạt động tiết men tiêu hóa của dịch tụy, đã thấy hoạt lực men proteaza phụ thuộc vào cường độ tiết của tuyến tụy và thành phần khẩu phần Với loại khẩu phần được cân bằng tốt về thành phần dinh dưỡng tương ứng với khối lượng cơ thể và tuổi, thì lượng trypsin biến động rất ít Trần

Cừ (1979) khi nghiên cứu ảnh hưởng của khẩu phần cùng mức protein đến sự tiêu hóa nitơ ở ruột non của lợn, đã thấy rằng, khẩu phần có các loại thức ăn khác nhau, thì hàm lượng các dạng nitơ trong nhũ chấp ruột là khác nhau Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hấp thu, sử dụng nitơ ở đường tiêu hóa Vì thế, nó đòi hỏi

sự nghiên cứu về các mức protein khác nhau, trên cơ sở giữ ổn định hàm lượng một số axit amin thiết yếu cũng như sự thay đổi tỷ lệ và hàm lượng các axit amin trên cùng mức protein, cần phải được xác lập trên cùng một loại hình khẩu phần, để loại trừ các sai số do sự khác biệt về khẩu phần gây ra

Ảnh hưởng của thành phần dinh dưỡng trong khẩu phần: Thành

phần dinh dưỡng khẩu phần xét theo quan điểm hiện đại là sự cân đối chung về số lượng và chất lượng của các chất dinh dưỡng như năng lượng, protein, axit amin, khoáng, vitamin, tinh bột, mỡ với một tỷ lệ thích hợp, nhằm đảm bảo cho hiệu quả tiêu hóa và lợi dụng thức ăn cao, trong đó có protein góp phần giảm giá thành và chi phí thức ăn Trong các quan hệ cân bằng giữa các thành phần dinh dưỡng, người ta thường quan tâm nhất đến quan hệ

protein/năng lượng trao đổi (NLTĐ); axit amin/NLTĐ, hàm lượng chất xơ tối đa Sự cân đối dinh dưỡng trong khẩu phần được xây dựng cho các đối tượng vật nuôi và đưa thành tiêu chuẩn ăn Makhaep (1971) đã chứng minh rằng mức độ dinh dưỡng thấp hơn tiêu chuẩn làm giảm tăng khối lượng 16,70%, còn mức dinh dưỡng cao hơn tiêu chuẩn làm tăng khối lượng tăng thêm 17,80% Ở lợn thịt, mức protein khẩu phần có vai trò to lớn, quyết định sự sinh trưởng Mức protein trong khẩu phần khác nhau ảnh hưởng đến sự tiêu hóa và sử dụng thức ăn Giữa hai mức 14 và 20% protein trong khẩu phần, thì mức 20% cho kết quả nồng độ các dạng nitơ trong nhũ chấp ở ruột non đều cao hơn hẳn mức 14% (Trần Cừ, 1976) Một vấn đề có tính quy luật là ở cơ thể trưởng thành, nói chung không có sự tích lũy protein, mà chỉ là sự đổi mới protein theo nguyên tắc giữ cân bằng nitơ Nhưng ở giai đoạn sinh trưởng, nếu với khẩu phần chỉ cung cấp đủ nhu cầu protein cho duy trì, thì khi tăng tỷ lệ protein khẩu phần sẽ dẫn đến tăng tỷ lệ tiêu hóa protein

để xác lập cân bằng nitơ dương ở mức cao dần Tuy nhiên, khi cung cấp lượng protein cao quá so với nhu cầu tích lũy (thừa protein), thì lượng nitơ đào thải ra sẽ tăng lên và cân bằng nitơ được xác lập ở mức cao, ngược lại khi lượng protein giảm thấp hơn so với nhu cầu cho tích lũy protein, thì cân bằng nitơ lại xác lập ở mức thấp hơn

Từ đó có thể thấy rằng, trong điều kiện khẩu phần đáp ứng đủ chất lượng protein, thì việc bố trí các khẩu phần giảm mức protein tất yếu dẫn đến tăng tỷ lệ tiêu hóa và hiệu suất sử dụng protein khẩu phần và giảm lượng nitơ thải ra Ngược lại, khẩu phần có tỷ lệ protein cao, không chỉ làm giảm tỷ lệ tiêu hóa, hấp thu protein, mà còn làm tăng gánh nặng cho cơ quan tiêu hóa, gan, thận và còn gây lãng phí protein cũng như tăng sự ô nhiễm môi trường

Không chỉ có mức protein, mà sự tương quan năng lượng/protein hay năng lượng/axit amin trong khẩu phần cũng ảnh hưởng đến việc sử dụng thức ăn của con vật Người ta biểu thị mối quan hệ này bằng số gam protein hoặc cụ thể hơn là số gam axit amin/1.000 kcal NLTĐ Các quan hệ dinh dưỡng này cũng đã được tiêu chuẩn hóa để đảm bảo nhu cầu năng lượng cho sự tổng hợp và tích lũy protein trong thịt Nếu thiếu năng lượng sẽ dẫn đến việc cơ thể phải huy động protein để lấy năng lượng, gây ra sự lãng phí

không cần thiết Một trong những ảnh hưởng của thành phần dinh dưỡng tới khả năng tiêu hóa của protein và axit amin trong khẩu phần là sự cân bằng giữa các axit amin trong protein ăn vào Nếu thức ăn có tỷ lệ hợp lý giữa các loại axit amin sẽ làm giảm nhu cầu protein Khẩu phần chứa đầy đủ và cân đối các axit amin thiết yếu, phù hợp với nhu cầu của từng giai đoạn sinh trưởng sẽ là cơ sở của việc nghiên cứu mức giảm protein tổng số trong khẩu phần một cách hợp lý nhằm tiết kiệm thức ăn giàu protein

1.2.2 Sự chuyển hóa protein và axit amin trong cơ thể vật nuôi

Quá trình trao đổi axit amin bao gồm sinh tổng hợp, sự khử amin

và sự trao đổi lẫn nhau Các quá trình này bao gồm các phản ứng được chia thành các nhóm như sau: Sự chuyển hóa amin, oxy hóa và khử amin, decarboxylation và sự trao đổi các axit amin mạch nhánh

Sự chuyển hóa amin bao gồm các quá trình của sự chuyển các nhóm amin của axit amin cho đến nhóm nhận, thông thường đó là các -oxo-acid Sản phẩm của quá trình này tạo ra các -oxo-acid

từ các axit amin gốc và tạo ra axit amin mới từ axit oxo gốc

Con đường chính để amoniac được kết hợp vào các axit amin

đó là quá trình khử amin của -oxo-glutarat thành glutamat, được xúc tác bởi glutamat dehydrogenaza Chúng ta biết rằng, có nhiều phản ứng chuyển hóa amin và quá trình này được diễn ra tại tất cả các cơ quan của cơ thể Có một số cặp -oxo-glutarat-glutamat được sử dụng như là những axit amin cho và nhận, để các amin được kết hợp chặt chẽ thành glutamat có thể dễ dàng được chuyển hóa, hình thành nên nhóm -amin của bất kỳ một axit amin nào Từ

đó, mỗi cơ quan tổ chức của cơ thể có một enzym aminotransferaza

và tạo nên -oxo-acid

Nói chung, các glutamat dehydrogenaza từ các nguồn động thực vật có thể sử dụng hoặc NAD hoặc NADP như là những chất mang proton, hoạt động cùng với hai yếu tố này khác nhau không chỉ bởi loài động vật mà thậm chí còn bởi từng enzym Sự khử amin của -oxo-glutarat thành glutamat là một phản ứng quan trọng trong tế bào của động vật có vú, đặc biệt ở gan và não

Sự trao đổi của các axit amin mạch vòng là quá trình phân tách amin từ phân tử axit amin Các mạch các bon của tất cả các axit

amin bị phân tách trong các bước trung gian của chu trình Krebs, một số trong đó có thể được sử dụng để tổng hợp đường gluco (gluconeogeneis) Các axit amin có quá trình trao đổi tạo nên các sản phẩm trung gian của chu trình Krebs và acetylcoenzym A có thể cung cấp đường gluco và hợp chất keto của axit amin Đồng thời có thể bị oxy hóa trong chu trình Krebs để hình thành nên cacbonic và nước, cung cấp năng lượng thích hợp cho sự hình thành ATP

Quá trình khử các bon của các axit amin là quá trình tách cacbonic từ liên kết -carbon-carbonyl Sản phẩm của sự thủy phân này là amin quan trọng tương ứng cho từng axit amin Trong đó, có một số amin là những vật liệu chính tham gia vào cấu tạo phopholipit (như ethanolamin, cholin), cấu tạo coenzym (β-alalin, aminoethanol) và cấu tạo nên hormone (tryptamin; tyramyn ) Phản ứng giải độc amoniac (detoxication) là một phản ứng quan trọng của quá trình decarboxylation của axit amin Chúng ta biết rằng amoniac có tính độc rất cao với động vật Sumner (1966) đã tiến hành thí nghiệm trên thỏ để chứng minh độc tính của amoniac Ông đã tiêm ure tinh khiết vào máu của chúng và nhận thấy chúng

bị chết trong các cơn co giật, nhưng không thấy biến đổi về pH của máu (do thay đổi về nồng độ của amoniac) Hiện nay, cơ chế gây độc của amoniac chưa thực sự rõ ràng, chủ yếu tập trung trên hệ thần kinh trung ương thông qua các biểu hiện như nôn mửa, choáng váng và cuối cùng là co giật Bộ não của vật nuôi có men hoạt động glutamat dehydrogenaza, men này tham gia tạo glutamat từ nhóm amin -oxo-glutamat, bằng cách này amoniac được khử độc bởi sự hình thành glutamin, γ-amid của glutarat

Khi đến thận, glutamin sẽ được tách thành glutamat và amoniac với sự xúc tác của glutaminaza Amoniac tham gia vào quá trình tạo ure trong nước tiểu của động vật

* Quá trình hình thành ure

Quá trình hình thành ure được Krebs và Henseleit mô tả lần đầu tiên vào năm 1932 Đến năm 1973, Krebs đã phát hiện ra chu trình tạo ure, công trình này được đánh giá cao trong việc xử lý chất thải nitơ Chu trình tổng hợp ure trong đường niệu đạo của động vật có

ý nghĩa tương tự như cách tổng hợp ornithin và arginin và được chia làm 4 bước như sau:

+ Bước 1: Tổng hợp carbamyl photphat Quá trình này hoàn

thành với sự tham gia của carbamyl - P synthetas, amoniac và ATP

+ Bước 2: Tổng hợp citrullin từ ornithin Phản ứng này có sự

xúc tác của của ornithin carbamyl transferaza (Với sự tham gia của carbamyl photphat)

+ Bước 3: Quá trình tổng hợp axit argininosuccininic với xúc

tác của argininosuccinat Phản ứng này yêu cầu năng lượng từ một phân tử ATP và Mg2+

+ Bước 4: Sự phân chia axit argininosuccininic thành furmarat

và arginin với sự xúc tác của argininosuccinaza Arginin là sản phẩm phân giải cuối cùng của quá trình khử độc amoniac trong nước tiểu Furmarat là sản phẩm trung gian của chu trình Krebs và

nó lại tiếp tục quay trở lại tham gia vào quá trình tạo asparat

Cuối cùng, ure và ornithin được tạo thành từ arginin với sự tham gia của chất xúc tác là arginaza

* Sự chuyển hóa của các axit amin có chứa lưu huỳnh

Trong các loại axit amin thiết yếu, methionin và cystin là những loại axit amin chứa lưu huỳnh có vai trò rất riêng Đối với lợn, đây chính là nguồn cung cấp lưu huỳnh cho nhu cầu của cơ thể ở dạng

có hiệu quả nhất Lưu huỳnh từ nguồn cung cấp này dường như đủ

để đáp ứng nhu cầu của lợn nhằm tổng hợp các chất có chứa lưu huỳnh Việc bổ sung thêm lưu huỳnh vô cơ vào khẩu phần có tỷ lệ protein thấp không có hiệu quả (Miller, 1975; Baker, 1977)

Khi tìm hiểu về sự chuyển hóa của lưu huỳnh thấy rằng, từ nguồn lưu huỳnh trong các axit amin, nó tham gia vào thành phần cấu tạo của các sinh chất của cơ thể như: taurin, glutation, insulin, thiamin đây hầu hết đều là các chất xúc tác sinh học như men, hormone Lưu huỳnh trong các hợp chất này thường ở dạng liên kết disulfit (-S-S) để tạo thành cấu trúc bậc 3 của protein với chức năng sinh học mới Từ các axit amin chứa lưu huỳnh, chúng tham gia chủ yếu vào việc tạo thành các protein của các mô liên kết và tập trung với tỷ lệ cao ở keratin trong lông, da, sừng, móng Tổng

lượng lưu huỳnh trong cơ thể vào khoảng 0,25 - 0,40% khối lượng

cơ thể, trong đó phần lớn lưu huỳnh phân bố ở dạng hữu cơ trong tất cả các tế bào của cơ thể Một phần rất nhỏ lưu huỳnh nằm ở dạng vô cơ trong các muối sulfat, sulfit (SO4

, SO3 2-) của huyết tương, phần lưu huỳnh vô cơ dư thừa được thải ra theo nước tiểu Trong cơ thể, lưu huỳnh tham gia nhiều chức năng sinh lý, ngoài vai trò cấu tạo hai axit amin methionin và cystin, lưu huỳnh còn tham gia vào chức năng đông máu và vận chuyển năng lượng

2-Nó cũng tham gia vào cấu tạo của ba loại vitamin là thiamin (B1), biotin (B4) và axit pantotenic (B5) để hình thành các enzym trao đổi chất, hormone insulin điều hòa trao đổi đường huyết Ngoài ra, những thành phần chứa lưu huỳnh khác có chức năng chống độc,

nó kết hợp với các chất độc ở ruột già từ sự phân hủy protein thừa được hấp thu vào máu về gan để tạo thành các chất không độc thải

ra ngoài qua nước tiểu Dạng đào thải lưu huỳnh trong phân chủ yếu ở dạng vô cơ trong các khí thải H2S, SO2 sinh ra do hoạt động của vi khuẩn gây thối Mặt khác, lưu huỳnh được tích lũy trong thận, trong lách một thời gian dài, đồng thời trong cơ thể diễn ra một quá trình oxy hóa lưu huỳnh để bài tiết ra dưới dạng sulfat Nguồn sulfat nước tiểu thường ở dạng kết hợp với phenol được tạo thành do sự phân giải axit amin chứa lưu huỳnh thừa trong thức ăn

ở ruột già hoặc sulfat của thức ăn Lưu huỳnh sulfit (SO3

) được tạo ra do sự phân giải axit amin chứa lưu huỳnh có vai trò tham gia của đồng (Cu2+) và bị oxy hóa trong máu Vì vậy, cơ thể có thể chuyển một lượng sulfit thành sulfat để thải ra qua nước tiểu Tuy các nghiên cứu về nhu cầu và chuyển hóa của lưu huỳnh trong cơ thể chưa nhiều, nhưng với những vấn đề trên cho chúng ta một cách nhìn tổng quát của các phân tích về lưu huỳnh trong thí nghiệm kiểm tra hàm lượng các chất thải ra trong cơ thể vật nuôi

2-Như vậy, giá trị sử dụng protein phụ thuộc vào thành phần, số lượng axit amin chứa trong đó và khác nhau tùy loại protein Để nâng cao hiệu quả sử dụng protein trong khẩu phần, cần phối hợp nhiều loại protein với nhau, kể cả việc bổ sung thêm các axit amin tổng hợp Để đảm bảo sự cân bằng giữa hai quá trình tổng hợp và phân hủy protein, ta phải cung cấp một lượng tối thiểu protein trong khẩu phần gọi là mức protein duy trì, mức này ở lợn thịt vào

khoảng 1 gam/kg khối lượng/24 giờ Tuy nhiên, chúng ta đã biết rằng, nhu cầu protein của vật nuôi thực chất là nhu cầu các axit amin Để đáp ứng được nhu cầu các axit amin thì phải cung cấp đủ lượng protein chất lượng cao hoặc cung cấp protein hỗn hợp để có

sự bù đắp lẫn nhau về các axit amin Ngoài ra, người ta cũng có thể

bổ sung chính xác axit amin tinh thể để bù đắp sự thiếu hụt Đây là một số phương pháp thường được áp dụng vì có giá trị làm giảm thiểu lượng nitơ đào thải ra môi trường

* Sự chuyển hóa các axit amin trong cơ thể gia cầm

Các axit amin được thành ruột non hấp thu đi vào máu và bạch huyết (limpho), nhờ máu và bạch huyết chúng được đưa đến tất cả các mô của cơ thể Một số axit amin được giữ lại ở gan để tổng hợp thành các protein của cơ thể và protein của trứng Theo NRC (2002), trong cơ thể gia cầm, các axit amin được sử dụng không chỉ để tổng hợp protein, chúng phải trải qua các quá trình phức tạp của sự khử amin, chuyển amin, và khử cacboxyl Kết quả cuối cùng của các quá trình này là chúng bị chuyển hóa thành các axit amin thay thế khác Nitơ của các axit amin và các mạch các bon của chúng ở dạng biến đổi có thể được sử dụng để tổng hợp rất nhiều hợp chất quan trọng

về mặt sinh học như các axit nucleic, các chất thuộc hệ adrenilic, creatin, tyroxin, adrenalin, axetocholin Bản thân các axit amin ở trạng thái tự do đều ảnh hưởng một cách đặc biệt lên cơ thể

Ngày nay, chúng ta đã biết rằng không phải tất cả các axit amin trong thức ăn đều được tiêu hóa như nhau Thực tế sản xuất cho thấy giá trị dinh dưỡng của các nguyên liệu thức ăn rất khác nhau, mặc dù khi phân tích thành phần hóa học, chúng có hàm lượng các axit amin tổng số như nhau Sự khác nhau này là do ảnh hưởng của một số yếu tố như sự tồn tại của các chất ức chế men tiêu hóa, ức chế quá trình hấp thu, kỹ thuật chế biến nguyên liệu thức ăn không tốt làm cho axit amin hấp thu một cách không đầy đủ, hoặc không được sử dụng cho quá trình sinh tổng hợp protein cho cơ thể

1.3 Protein lý tưởng và phương pháp xác định

1.3.1 Khái niệm về “protein lý tưởng”

Protein lý tưởng là một khái niệm dùng để chỉ protein trong một khẩu phần ăn của một đối tượng vật nuôi cụ thể nào đó mà trong

protein này có tỷ lệ tất cả các axit amin (kể cả thiết yếu và không thiết yếu) đúng bằng nhu cầu của vật nuôi

Trong khẩu phần có protein lý tưởng, các axit amin thiết yếu và không thiết yếu đều có vai trò quan trọng như nhau và mức protein trong khẩu phần có thể được giảm xuống so với khẩu phần có protein không phải là lý tưởng Bởi vì, protein lý tưởng có hiệu suất

sử dụng nitơ cao nhất, hữu hiệu nhất

Protein lý tưởng có thể được định nghĩa bằng một trong các cách sau: Protein lý tưởng là: (1) cấu trúc axit amin lý tưởng trong khẩu phần (2) một tỷ lệ các axit amin trong khẩu phần đúng bằng tỷ

lệ mà gia súc yêu cầu hoặc (3) một tỷ lệ các axit amin, mà khi bổ sung tăng hoặc giảm bất kỳ axit amin nào đó sẽ không thể tốt hơn đối với vật nuôi

Trong protein lý tưởng, tỷ lệ các axit amin dựa trên mối quan hệ với lượng protein trong khẩu phần, ở đây là lysin được tính là

100% Đối với lợn sinh trưởng tỷ lệ này như sau: (Theo ARC 1981,

Wang, Fuller 1989, Cole 1992, Chung 1992)

Bảng 1.2 Tỷ lệ lý tưởng các axit amin đối với lợn sinh trưởng

lysin (%)

Số lượng (g/kg protein lý tưởng*)

Trong đó cystin có thể chiếm tới 50% nhu cầu của các axit amin

có chứa lưu huỳnh và tyrosin có thể chiếm 50% nhu cầu axit amin

có chứa mạch vòng Methionin và phenylalanin có thể chuyển đổi thành cystein và tyrosin Việc chuyển đổi này theo tỷ lệ 1,25 methionin = 1 cystein Arginin là axit amin thiết yếu chỉ với gia súc non khi đang có cường độ sinh trưởng mạnh, còn khi gia súc đã trưởng thành thì cơ thể có thể tự tổng hợp đủ nhu cầu Tỷ lệ lý tưởng về các axit amin kể trên phù hợp với tất cả các loại lợn sinh trưởng không tính đến di truyền, tính biệt và khối lượng

Bảng 1.3 Tỷ lệ lý tưởng các axit amin đối với gia cầm (%)

Giai đoạn

ngày tuổi

22 - 42 ngày tuổi

43 - 56 ngày tuổi

so với gà thịt Schutte và De Jong, 2008 đã đưa ra khuyến cáo về

tỷ lệ các axit amin trong protein lý tưởng cho gà mái đẻ trứng như sau (bảng 1.4)

Bảng 1.4 Tỷ lệ các axit amin thiết yếu trong protein lý tưởng đối

Nguồn: Schutte và De Jong, 2008

1.3.2 Phương pháp xác định tỷ lệ axit amin trong “protein lý tưởng”

Thông thường, để đánh giá chất lượng protein của khẩu phần, người ta thường đánh giá trên các mặt như protein thức ăn có chất lượng tốt hơn thì vật nuôi có tốc độ sinh trưởng nhanh hơn, hệ số chuyển hóa thức ăn thấp hơn, tích lũy thịt cao hơn, tỷ lệ thịt nạc/mỡ cao hơn, tích lũy nitơ cao hơn, quá trình tổng hợp ure thấp hơn, nồng độ ure trong máu thấp hơn, tỷ lệ oxy hóa axit amin thấp hơn Biện pháp cân đối protein chính là việc cân đối axit amin trong khẩu phần dựa trên nhu cầu của con vật ở từng giai đoạn nuôi khác nhau Tuy nhiên, việc cân bằng dinh dưỡng protein và axit amin còn tùy thuộc vào điều kiện cụ thể mà có biện pháp cân đối khác nhau:

Nếu khẩu phần mất cân đối axit amin mà bổ sung tăng số lượng protein thức ăn trong khẩu phần sẽ khắc phục được thiếu hụt một phần các axit amin, nhưng có thể dẫn đến quá thừa một số axit amin khác Vì thế, phương pháp này ít hiệu quả kinh tế, gây lãng phí thức ăn, chỉ số sử dụng thức ăn cao và chỉ dùng trong chăn nuôi gia đình, khi thức ăn địa phương nhiều và giá rẻ

Biện pháp sử dụng thức ăn hỗn hợp đã cân đối thành phần và tỷ

lệ các axit amin dựa trên cơ sở tính toán nguồn thức ăn đạm bổ

sung để cân đối các axit amin Tuy nhiên, các loại thức ăn ngũ cốc, khô dầu, cám đều thiếu lysin tới 30 - 50% Mặt khác, thành phần axit amin dao động lớn vì phụ thuộc vào nguyên liệu ban đầu, kỹ thuật bảo quản, chế biến Đa số các loại bã và khô dầu đều thiếu lysin nhưng lại giàu tryptophan Nếu sử dụng protein động vật, đậu tương là những loại thức ăn giàu lysin, thỏa mãn đủ nhu cầu tryptophan, histidin, nhưng thiếu methionin Ngô giàu methionin nhưng ít tryptophan, sắn giàu tinh bột nhưng nghèo protein và các axit amin Biện pháp này sử dụng rộng rãi trong trang trại chăn nuôi tập trung, nhưng phải kiểm soát được thức ăn đầu vào Hiện nay, biện pháp bổ sung axit amin tổng hợp đang được sử dụng khá rộng rãi Các axit amin giới hạn được sản xuất bằng chế phẩm tổng hợp hóa học hoặc vi sinh vật dưới dạng DL và L axit amin Về mặt dinh dưỡng thì các axit amin tổng hợp có thể khác với các axit amin được giải phóng từ protein thức ăn trong quá trình tiêu hóa, nhưng các loại axit amin này có thể đáp ứng được nhu cầu rất cao, tạo điều kiện dễ dàng cho việc sản xuất một khối lượng thức ăn có giá trị cao Như vậy, để xác định nhu cầu dinh dưỡng cân đối cho vật nuôi, thì phải xác định được tỷ lệ các axit amin hợp lý của protein

lý tưởng

Hiện nay có 4 phương pháp để xác định tỷ lệ các axit amin của protein lý tưởng, đó là:

- Phương pháp xác định tỷ lệ các axit amin trong khẩu phần

để vật nuôi có năng suất cao nhất

- Phương pháp phân tích tỷ lệ các axit amin của cơ thể con vật

- Phương pháp thay đổi tỷ lệ của các axit amin của khẩu phần để có được tích lũy nitơ cao nhất: Đối với phương pháp này 2 khả năng có thể xảy ra, một là bổ sung thêm các axit amin hoặc là giảm các axit amin thừa bằng cách tăng tỷ lệ các nguyên liệu nghèo axit amin này trong thức

ăn hỗn hợp

- Phương pháp xác định khối lượng của từng axit amin cần cho quá trình tích lũy protein

1.3.2.1 Phương pháp xác định tỷ lệ các axit amin trong khẩu phần

Phương pháp này được nghiên cứu trên vật nuôi khoảng 40 năm trở về trước Người ta phân tích hàm lượng các axit amin trong trong khẩu phần, sau đó tính giá trị sinh vật học của protein theo tỷ

lệ phần trăm của axit amin trong protein Protein nào có giá trị sinh vật học cao được coi là protein tối ưu (hay lý tưởng) Tuy nhiên, trong thực tế cho thấy protein có giá trị sinh vật học cao chưa chắc

đã có hiệu suất sử dụng protein và sinh trưởng của vật nuôi tối ưu

Vì vậy, người ta ít dùng phương pháp này

1.3.2.2 Phương pháp phân tích tỷ lệ các axit amin của cơ thể

Phương pháp này dựa trên nhận định là tỷ lệ của các axit amin của protein thức ăn được coi là có chất lượng cao phải gần giống với mẫu tỷ lệ axit amin trong protein của cơ thể động vật ăn loại thức ăn đó Nhưng trong thực tế thì thành phần axit amin của protein cơ thể được quy định bởi mã di truyền (DNA) Trong đó có một khuôn mẫu về tỷ lệ các axit amin riêng biệt được sử dụng để tạo ra một protein đặc hiệu Điều này dẫn đến thành phần và tỷ lệ của các axit amin khác nhau giữa các loài (Lehninger, 1982) Do

đó, dù protein của thức ăn có tỷ lệ các axit amin giống tỷ lệ axit amin trong protein của cơ thể động vật thì nó vẫn không phải là protein lý tưởng Bởi vì các axit amin thức ăn còn phải trải qua quá trình biến đổi theo mã di truyền để trở thành protein đặc hiệu của

lượng dư thừa và làm cho tất cả các axit amin đều cùng ở mức giới hạn như nhau Khi đó tỷ lệ giữa các axit amin đều giống nhau giữa hai phương pháp Đây là phương pháp có tính logic cao nhất có thể

áp dụng khi xác định protein lý tưởng Để giải thích về vấn đề này, chúng ta có thể tham khảo một ví dụ sau: Nếu như khi bổ sung thêm 1 gam lysin vào trong khẩu phần ăn của lợn sinh trưởng làm cho sự sinh trưởng tăng thêm 10%, nhưng khi chúng ta bổ sung thêm 2 gam lysin, không làm tăng thêm mức sinh trưởng của lợn nữa, thì chúng ta có thể nói rằng lysin là axit amin giới hạn thứ nhất trong khẩu phần này và 1 gam lysin bổ sung thêm đủ để làm cho lysin trở thành axit amin không giới hạn Nói một cách khác khi ta

bổ sung thêm 1 gam lysin vào trong khẩu phần, thì một hoặc nhiều axit amin khác sẽ trở thành giới hạn trong khẩu phần này Trong ví

dụ này, thí nghiệm về sự thay đổi hàm lượng lysin trong khẩu phần

và xác định tốc độ sinh trưởng của lợn được sử dụng để xác định số lượng L-lysin cần thiết để đạt được sinh trưởng tốt hơn

Áp dụng phương pháp này chúng ta có thể xác định được mức tới hạn của tất cả các axit amin còn lại Tuy nhiên, trước đây, khi áp dụng phương pháp này, người ta thường chỉ thử nghiệm trên 1 hoặc

2 axit amin tinh thể và thường xác định được số gam axit amin cần thiết trong khẩu phần để làm tăng khối lượng cơ thể trên một đơn vị thức ăn sử dụng, mà không xác định được đầy đủ mẫu tỷ lệ của các axit amin Và khó khăn lớn nhất của phương pháp này là khi bổ sung thêm một axit amin để nó trở thành không giới hạn, thì chính việc làm này lại làm cho axit amin khác trở thành giới hạn Để xác định mẫu tỷ lệ của các axit amin với mức giới hạn tương đương nhau, cần thiết phải tiến hành đồng thời 10 axit amin thiết yếu Về mặt lý thuyết, để xác định một điểm, mà tại đó có một hoặc nhiều axit amin khác cùng ở mức giới hạn, chúng ta phải sử dụng 4 mức axit amin ăn vào khác nhau Như vậy, chúng ta phải thử nghiệm ít nhất 40 mức thí nghiệm (4  10) để có thể có đủ thông tin về sự giới hạn của các axit amin trong khẩu phần trước khi tiến hành thử nghiệm trên một loại khẩu phần ăn nào đó Mặc dù đây là thí nghiệm hết sức phức tạp, nhưng Fuller và cộng sự (1979) đã áp dụng thành công phương pháp này trong việc nâng cao giá trị sinh học của protein của đại mạch từ 0,50 - 0,93

Phương pháp giảm bớt đi các axit amin để khẩu phần có các axit amin cùng có mức giới hạn như nhau được tiến hành ngược với phương pháp nêu trên (bổ sung thêm axit amin) Người ta bố trí các khẩu phần, trong các khẩu phần này, axit amin dư thừa (hay còn gọi

là axit amin thử nghiệm) được bố trí với tỷ lệ giảm dần Ở các tỷ lệ

mà tăng trưởng của vật nuôi không có sự sai khác nhau rõ rệt thì các tỷ lệ này vẫn bằng hoặc trên mức giới hạn Nếu ở tỷ lệ mà tăng trưởng của vật nuôi giảm đi có sự sai khác rõ rệt thì tỷ lệ này (mức này) đã nhỏ hơn mức giới hạn của axit amin thử nghiệm Phương pháp thứ hai cũng phức tạp như phương pháp thứ nhất Vì vậy, tùy điều kiện cụ thể mà sử dụng phương pháp nghiên cứu thích hợp

1.3.2.4 Phương pháp xác định khối lượng từng axit amin cần cho quá trình tích lũy protein

Bản chất của phương pháp này là tích lũy nitơ (y) được xác định bởi lượng tiêu thụ của axit amin giới hạn thứ nhất (x) thông qua phương trình hồi quy tuyến tính y = a + bx Ở đây y là lượng nitơ mất đi trong khẩu phần không có một axit amin đơn lẻ Và x là lượng axit amin cần để cho cân bằng nitơ bằng không và hàm thuận nghịch 1/b là sự thay đổi của lượng axit amin ăn vào/sự thay đổi của tích lũy nitơ Đây chính là lượng axit amin cần để tăng được một đơn vị của nitơ tích lũy Khi áp dụng phương pháp này cho tất

cả các axit amin khác thì chúng ta sẽ xác định được số lượng của mỗi axit amin cần để tăng được một đơn vị nitơ tích lũy Người ta thường áp dụng phương pháp này để xác định nhu cầu duy trì của các axit amin cho lợn

1.4 Phương pháp xác định nhu cầu axit amin cho vật nuôi

1.4.1 Phương pháp xác định nhu cầu axit amin cho lợn

1.4.1.1 Phương pháp tính nhu cầu axit amin cho lợn con: (Theo ARC, 1981)

Nhu cầu axit amin cho lợn con có khối lượng từ 3-20 kg được tính theo phương trình sau:

Y = 1,793 - (0,0873  BW) + (0,00429  BW2) - (0,000089  BW3) (1)

R2 = 0,9985

Trong đó: Y: Nhu cầu axit amin được tính bằng % của khẩu phần

BW: Khối lượng cơ thể (kg)

Từ những tính toán và nghiên cứu, người ta đã đưa ra nhu cầu axit amin lysin cho lợn con cụ thể như sau:

Khối lượng lợn (kg) Nhu cầu axit amin lysin (% khẩu phần)

Các nhu cầu axit amin khác được tính toán từ nhu cầu của lysin

1.4.1.2 Phương pháp tính nhu cầu axit amin cho lợn thịt

Được tính bằng nhu cầu axit amin cho duy trì và tích lũy protein Nhu cầu lysin tiêu hóa hồi tràng thực để duy trì hàng ngày

là 36 mg/kg khối lượng trao đổi của cơ thể (BW0,75) (Wang và Fuller, 1989)

Lượng lysin hàng ngày cần thiết cho quá trình tích lũy protein được tính dựa trên Lượng protein tích lũy hàng ngày và Lượng lysin tiêu hóa thực cần cho mỗi gam protein tích lũy Mỗi thành tố này được tính riêng biệt, cụ thể như sau:

Lượng protein tích lũy hàng ngày được tính theo phương trình sau:

Y = 0,47666 + (0,02147  BW) - (0,00023758  BW2) +

Nhu cầu lysin tiêu hóa hồi tràng thực cần cho mỗi gam protein tích lũy được tính bằng cách chia lượng lysin tiêu hóa hồi tràng (g/ngày) cho tỷ lệ tích lũy protein (g/ngày) tại mức lysin ăn vào

đó Thí nghiệm tính toán về vấn đề này được Batterham và cs (1990); Bikker và cs (1994b); Hahn và cs (1995) tiến hành trên 8 lần thí nghiệm kết quả thu được có giá trị từ 0,094 - 0,157, bình quân là 0,122

Từ đó ta có: Lysin = 0,12  PD (3) Trong đó: Lysin là nhu cầu hàng ngày về lượng lysin tiêu hóa hồi tràng thực ăn vào (g) và PD là lượng protein tích lũy hàng ngày trong toàn cơ thể (g)

Lượng nhu cầu axit amin lysin hàng ngày cho lợn được tính bằng tổng lượng lysin tính toán được cộng với nhu cầu lysin dành cho duy trì

Nhu cầu các axit amin thiết yếu khác được tính toán dựa trên hệ thống protein lý tưởng, theo đó nhu cầu về mỗi axit amin khác được biểu diễn liên quan đến lysin

1.4.1.3 Phương pháp tính nhu cầu axit amin cho lợn nái chửa

Được tính dựa trên nhu cầu cho duy trì và nhu cầu tích lũy protein

Nhu cầu lysin tiêu hóa hồi tràng thực cho duy trì hàng ngày được cho là 36 mg/kg BW0,75, giống như ở lợn choai

Nhu cầu cho tích lũy protein: Tương tự như cách tính nhu cầu lysin cho lợn thịt, nhưng ở đây tính theo lượng nitơ tích lũy hàng ngày Lượng nitơ tích lũy hàng ngày được tính bằng tổng lượng protein tăng của cơ thể chia cho 6,25 cộng với lượng nitơ tích lũy cho bào thai

Kết quả nghiên cứu của King và Brown (1993) cho thấy, nhu cầu lysin tiêu hóa thực cho tích lũy protein của lợn nái chửa là 0,807g lysin/1g nitơ tích lũy được Từ đó chúng ta tính được thông

1.4.1.4 Phương pháp tính nhu cầu axit amin cho lợn nái nuôi con

Được tính dựa trên nhu cầu cho duy trì, nhu cầu tiết sữa trừ đi lượng lysin có được do việc sử dụng protein của cơ thể mẹ cho tổng hợp sữa Cụ thể:

Nhu cầu lysin tiêu hóa hồi tràng thực cho duy trì hàng ngày được cho là 36 mg/kg BW0,75, giống như ở lợn choai

Nhu cầu cho tiết sữa: Tính theo phương trình

Lysin = -6,39 + (0,022  tăng trọng của đàn) (4) Trong đó: Lysin là nhu cầu lysin tiêu hóa hồi tràng biểu kiến

tính bằng g/ngày

Tăng trọng của đàn tính bằng g/ngày

Hệ số 0,022 là thừa số (Theo cách tính ở trên)

Sau đó, nhu cầu này được chuyển từ nhu cầu lysin tiêu hóa hồi tràng biểu kiến sang lysin tiêu hóa hồi tràng thực

Tính toán lượng lysin có được từ cơ thể mẹ cho tổng hợp sữa: Hằng số trong phương trình (4) cho thấy những lợn nái trong nghiên cứu này huy động từ cơ thể 6,39g lysin/ngày để hỗ trợ quá trình tổng hợp sữa Bổ sung vào giá trị này còn có lượng lysin dùng cho duy trì cơ thể lợn mẹ Lượng nhu cầu duy trì của lợn nái trong trường hợp này là 1,67 g/ngày Như vậy tổng lượng lysin huy động được từ cơ thể là 8,06 g/ngày

1.4.2 Phương pháp xác định nhu cầu axit amin cho gia cầm

Về nguyên lý, các phương pháp xác định nhu cầu axit amin của gia cầm cũng giống như các phương pháp áp dụng cho các gia súc khác, tuy nhiên có những đặc điểm khác biệt trong kỹ thuật tiến hành nghiên cứu Người ta thường xác định nhu cầu các axit amin chủ yếu trong các thí nghiệm khi cho gia cầm ăn các khẩu phần với tập hợp nhất định các thức ăn nhưng thiếu hụt các axit amin cần nghiên cứu, hoặc lập khẩu phần với các mức khác nhau của các axit amin cần nghiên cứu Các kết quả được xác định dựa vào trạng thái sinh lý, tốc độ sinh trưởng, sản lượng và khả năng cân bằng nitơ Mức axit amin tối ưu trong khẩu phần là mức khi trạng thái sinh lý của gia cầm tốt, năng suất đạt tối đa và tỷ lệ tiêu hóa, hấp thu đạt cao nhất

Phương pháp nghiên cứu thứ hai tiến hành trên khẩu phần cơ sở

có tỷ lệ tối ưu các axit amin, đối với khẩu phần thí nghiệm người ta giảm bớt mức của tất cả các axit amin không thay thế tới 10 - 15%