Dinh dưỡng và thức ăn cho bò - chương 3 doc

Khi các hợp chất hố 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

CHUƠNG III CÁC HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG VÀ PROTEIN

I CÁC HỆ THỐNG ðÁNH GIÁ GIÁ TRỊ NĂNG LƯỢNG

1.1 ðịnh nghĩa và đơn vị đo

1.1.1 ðịnh nghĩa

Từ năng lượng bắt nguồn từ tiếng Hylạp và cĩ nghĩa là trong cơng việc

"in work" (en ergon) Cơng việc của các 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 ấy 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 hố 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 tự do (free energy ) FE = H – T.S

Ở đây: H = enthalpy (hàm lượng nhiệt năng trong hệ thống), T = Nhiệt

độ tuyệt đối, S = entropy (độ hỗn loạn: degree of disorganization)

Hiểu biết các quá trình tạo ra năng lượng sinh học là cơ sở của khoa học

về dinh dưỡng vì tất cả các quá trình xẩy ra trong cơ thể động vật khi thức ăn

bị tiêu hố và tham gia vào quá trình trao đổi chất là các quá trình sinh ra hoặc lấy đi năng lượng

Năng lượng thường được biểu thị là giá trị nhiên liệu của thức ăn gia súc

"fuel value" và bao gồm ba nhĩm chất dinh dưỡng chính: carbohydrate, protein và mỡ Việc biểu thị như vậy cho phép chúng ta xác định 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

Ngày nay, chúng ta biết rằng cĩ rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sử dụng năng lượng ở gia súc ngay cả khi nhu cầu các chất dinh dưỡng cụ thể như protein, vitamin và muối khống đã được đáp ứng đầy đủ thì nhu cầu về năng lượng vẫn cịn là một câu hỏi Gia súc cần năng lượng để trước hết cho các

chức năng thiết yếu như: Hoạt động cơ học của cơ, hoạt động hố học, vận chuyển chủ động các cơ chất ngược gradient nồng độ và tổng hợp các thành tố cần thiếtcủa cơ thể như: hormone, enzyme Ở gia súc đĩi, năng lượng cho các chức năng này cĩ được từ quá trình dị hố nguồn dự trữ của cơ thể (catabolism) trước hết là glycogen sau đĩ là mỡ và protein Gia súc cần năng lượng của thức ăn để đáp ứng nhu cầu duy trì và ngăn ngừa dị hĩa, khi năng lượng thức ăn được dùng cho các hoạt động của cơ và các hoạt động hố học trong quá trình duy trì, gia súc ở trạng thái ngủ và tổng năng lượng tiêu dùng được chuyển thành nhiệt và cĩ nhiệm vụ duy trì hoạt động của cơ thể gia súc

Ở gia súc đĩi, lượng nhiệt sản xuất ra đúng bằng năng lượng của mơ bị dị hố và khi đo đạc trong những điều kiện nhất định, năng lượng này được gọi

là năng lượng trao đổi cơ bản (basal metabolism) Ứơc tính năng lượng trao đổi cơ bản cho phép ước tính nhu cầu năng lượng cho duy trì của gia súc Năng lượng do thức ăn cung cấp lớn hơn năng lượng cần cho duy trì sẽ được sử dụng cho các chức năng sản xuất khác Ở gia súc non, năng lượng về

cơ bản được dự trữ trong protein ở các mơ cơ, trong khi gia súc trưởng thành năng lượng được dự trự nhiều hơn ở các mơ mỡ và ở gia súc tiết sữa năng lượng của thức ăn sẽ chuyển thành năng lượng trong sữa và năng lượng để nuơi thai Cĩ thể nĩi là khơng cĩ chức năng nào, kể cả chức năng duy trì cĩ được ưu thế tuyệt đối về sử dụng năng lượng

Vậy một hệ thống năng lượng là gì? Hiểu theo nghĩa đơn giản nhất hệ thống năng lượng là một tập hợp các quy luật liên kết lượng năng lượng ăn vào của một gia súc với năng suất hay khả năng sản xuất của con vật đĩ Hệ thống này được dùng để hoặc chẩn đốn năng suất của gia súc từ một mức năng lượng ăn vào nào đĩ hoặc để tính tốn lượng năng lượng ăn vào cần thiết

để cĩ được một mức năng suất nào đĩ Một hệ thống năng lượng đơn giản nhất cũng phải bao gồm hai bộ số liệu: một bộ số liệu về nhu cầu năng lượng của gia súc và bộ kia là số liệu về giá trị năng lượng của thức ăn Hai bộ số liệu này được biểu thị bằng cùng một đơn vị

1.1.2 ðơn vị đo

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 ñơn vị kilocalorie (kcal) (1 kcal = 1000 cal) và megacalorie (Mcal) (Mcal = 1000 kcal)

1.2 Các dạng năng lượng của thức ăn

1.2.1 Năng lượng thô của thức ăn (Gross Energy - GE)

Gia súc dùng năng lượng từ thức ăn chúng ăn vào, số lượng năng lượng hóa học có trong thức ăn có thể ño ñược bằng cách chuyển chúng thành năng lượng nhiệt và xác ñịnh năng lượng này Việc chuyển này ñược thực hiện bằng cách ñốt (ôxy hoá) thức ăn Số lượng nhiệt tạo ra từ ôxy hoá hoàn toàn một loại thức ăn nào ñó chính là GE của thức ăn ñó

Bảng 3.1 Một vài giá trị GE ñiển hình (MJ/kg chất khô)

GE ñược ño trong một thiết bị gọi là nhiệt lượng kế (Bomb Calorimeter) Nguyên lý chung là khi ñốt cháy chất hữu cơ, nhiệt ñược hình thành hoặc sẽ làm tăng nhiệt (ñẵng áp) hoặc sẽ làm tăng áp suất (ñẵng nhiệt) bình chứa Căn

cứ sự chênh lệch nhiệt ñộ hoặc áp xuất trước và sau khi ô-xy hóa chất hữu cơ

mà có thế tính nhiệt lượng

Trong thực tế, người ta thường sử dụng nhiệt lượng

kế ñẵng áp với cấu tạo ñơn giản gồm một buồng bằng kim loại (bomb) ñặt trong một bể nước cách nhiệt Thức ăn và ôxy ñược cho vào Bomb dưới áp suất cao Mẫu ñược ñốt cháy bằng dòng ñiện 2 chiều thông qua 2 ñiện cực kết nối với mẫu thức ăn Chênh lệch nhiệt ñộ nước trước và sau khi ñốt mẫu là căn

cứ ñể tính nhiệt lượng ñốt cháy hoàn toàn lượng thức ăn trong bomb Thông thường, người ta sử dụng một chất chuẩn ñã biết nhiệt lượng ñể quy ñổi (axit benzoic, nhiệt lượng chuẩn: 6318 cal/g) Ví dụ, ñốt cháy 1 gam axit benzoic làm tăng nhiệt ñộ 120C và trong khi ñốt cháy 1 gam thức ăn cũng làm tăng

120C thì nhiệt lượng thức ăn là 6318 cal/g (hay 6,3 Mcal/kg)

Bomb Calorimeter có thể dùng ñể xác ñịnh GE của thức ăn, của mô ñộng vật, các sản phẩm bài tiết và các thành phần của thức ăn Hầu hết các thức ăn thông dụng có GE = 18,5 MJ/kg CK

1.2.2 Năng lượng tiêu hoá của thức ăn (Digestible Energy - DE)

Không phải tất cả GE ñều ñược gia súc sử dụng Một phần năng lượng bị mất dưới dạng các chất bài tiết: rắn, lỏng hoặc khí (sơ ñồ 3.1) Năng lượng tiêu hóa (DE) chính là GE - năng lượng trong phân

Ví dụ, trong 1 thí nghiệm tiêu hoá, cừu ăn 1,63 kg chất khô, có GE = 18 MJ/kg CK thì tổng năng lượng ăn vào = 18 x 1,63 = 29,3 MJ/ngày Cừu thải ra 0,76 kg chất khô phân, có 18,7 MJ/kg CK Tổng năng lượng thải ra trong phân

= 18,7 x 0,76 = 14,2 MJ Tỷ lệ tiêu hóa biểu kiến của năng lượng của cỏ khô = (29,3 - 14,2)/29,3 = 0,515 hay 51,5% Vậy DE của cỏ khô = 18 x 0,515 = 9,3 MJ/kg CK

Năng lượng thô(GE)

Năng lượng tiêu hoá (DE)

Năng lượng thuần (NE)

Năng lượng trong phân (FE)

Năng lượng trao ñổi(ME)

Sinh nhiệt (HI)

Năng lượng methane Năng lượng nước tiểu (UE)

Năng lượng sản phẩm (NEp) Năng lượng duy trì (NEm)

Tổng sản nhiệt của gia súc (HP)

Sơ ñồ 3.1 Sơ ñồ chuyển hóa năng lượng của thức ăn

1.2.3 Năng lượng trao ñổi của thức ăn (Metabolisable Energy- ME)

Gia súc mất tiếp năng lượng trong các chất có chứa năng lượng trong

nước tiểu và trong khí thải từ ñường tiêu hóa ñặc biệt là gia súc nhai lại Năng

lượng trao ñổi của một thức ăn nào ñó ñược tính theo công thức:

ME = DE – (Năng lượng trong nước tiểu + năng lượng trong khí thải từ

ñường tiêu hóa)

Năng lượng trong nước tiểu có mặt trong các chất có chứa nitơnhư urea, axit hippuric, creatine và allantoin Năng lượng trong nước tiểu còn có mặt trong các chất không chứa nitơ như glucoronate, và axit citric Khí mất ñi từ

dạ cỏ hầu như toàn bộ là methan (CH4)

Lượng methane tạo ra trong dạ cỏ có quan hệ chặt chẽ với lượng thức ăn

ăn vào Ở mức nuôi dưỡng duy trì, khoảng 7 - 9% GE của thức ăn hoặc khoảng 11 - 13% DE mất ñi dưới dạng CH4 Ở mức nuôi dưỡng cao hơn là 6 - 7% so với duy trì, với các thức ăn ñã lên men (bã bia) khí mất ñi dưới dạng

CH4 thấp hơn, khoảng 3% GE Nếu không ño ñược lượng CH4 thải ra thì mặc ñịnh sử dụng giá trị năng lượng từ methane là 8% GE ăn vào Ước tính ME =

DE x 0,8, ñiều này có nghĩa là trung bình có 20% năng lượng trong thức ăn ăn vào ñã mất ñi trong nước tiểu và khí methane

Ở gia cầm tính ME trực tiếp dễ hơn tính DE vì phân và nước tiểu trộn lẫn với nhau Phương pháp nhanh và tiêu chuẩn ñể tính ME trong thức ăn ở gia cầm là sử dụng gà trống: Gà trống nhịn ñói (hay chỉ cho ăn một lượng nhỏ glucose) cho ñến khi ñường tiêu hoá không còn gì, sau ñó cho ăn một bữa duy nhất bằng thức ăn ñang cần nghiên cứu Chất thải (phân + uric) ñược thu thập cho ñến khi không còn phân và uric nữa Trong cùng thời gian ñó, một lượng nhỏ chất thải của gà ñói hoặc gà cho ăn glucose ñược thu thập và ño mất mát nội sinh Lấy năng lượng trong chất thải của gà ăn một bữa trừ ñi năng lượng nội sinh sẽ ước tính ñược ME thật (TME) chứ không chỉ là ME biểu kiến

Xác ñịnh ME của thức ăn

ME của thức ăn ñược xác ñịnh trong các thí nghiệm nuôi dưỡng (feeding trials) tương tự như thí nghiệm tiêu hoá, ở ñây phân, nước tiểu, methan ñược thu thập và ghi chép cho từng các thể gia súc Khi cần phải ño methan, phải

ñưa gia súc vào các buồng hô hấp chuyên dụng (respiration chamber) Respiration chamber có thể dùng ñể ño:

- Nhu cầu năng lượng của gia súc, trước hết là nhu cầu duy trì

- Năng lượng trao ñổi của thức ăn

- Thải khí methan từ gia súc nhai lại (methan emission)

Các yếu tố ảnh hưởng ñến giá trị ME của thức ăn

Trong số các mất mát về năng lượng thì mất mát năng lượng trong phân

là quan trọng nhất và lớn nhất (bảng 3 2) Ngay cả các thức ăn có tỷ lệ tiêu hoá cao như lúa mạch thì mất mát năng lượng trong phân cũng cao hơn hai lần năng lượng mất ñi trong nước tiểu và CH4 Yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng ñến giá trị ME chính là yếu tố ảnh hưởng ñến tỷ lệ tiêu hoá của thức ăn ñó

ME của thức ăn tuỳ thuộc vào loại gia súc, loại hình tiêu hoá Tiêu hoá vi sinh vật - lên men làm mất nhiều năng lượng ở thể khí CH4 Thông thường mất mát năng lượng ở thể khí và nước tiểu ở gia súc nhai lại cao hơn ở gia súc

dạ dày ñơn Vì vậy những thức ăn như thức ăn tinh ñược tiêu hoá ở cùng một

tỷ lệ như nhau ở gia súc nhai lại và dạ dày ñơn nhưng giá trị ME của chúng ở gia súc dạ dày ñơn cao hơn giá trị này ở gia súc nhai lại Sai khác giữa cừu và

bò về năng lượng mất ñi trong phân là rất nhỏ và không ñáng tin cậy về mặt thống kê

Bảng 3.2 Giá trị năng lượng trao ñổi của một vài thức ăn ñiển hình

Mất năng lượng trong Gia

Cỏ Rye khô, non 19,5 3,4 1,5 1,6 13,0

Cỏ Rye khô, già 19,0 7,1 0,6 1,4 9,9

Cỏ khô Lucern 18,3 8,2 1,0 1,3 7,8 Giá trị ME của một loại thức ăn còn phụ thuộc vào việc các axit amin của thức ăn ñược giữ lại bởi gia súc ñể tổng hợp protein hay bị khử amin thành urê

và bị thải ra ngoài theo nước tiểu Vì lý do này, ñôi khi ME của thức ăn ñược hiệu chỉnh về cân bằng nitơ (mức zerô), bằng cách trừ ñi 28 KJ ở lợn, 31 KJ ở gia súc nhai lại và 34 KJ cho mỗi gam nitơ giữ lại

Cách chế biến cũng ảnh hưởng ñến giá trị ME của thức ăn Ở gia súc nhai lại nghiền và ñóng viên thức ăn thô dẫn ñến tăng sự mất mát năng lượng trong phân nhưng lại giảm mất mát năng lượng qua CH4 vì làm giảm sản sinh CH4trong dạ cỏ

Mức nuôi dưỡng ở gia súc nhai lại cũng ảnh hưởng ñến giá trị ME của thức ăn Tăng mức ñộ nuôi dưỡng, nghiền thức ăn thô, làm TMR (total mixed ration) ñều làm giảm ME

Về lý thuyết có thể làm ngừng sản xuất methan ñể không mất ñi 8% năng lượng của thức ăn dưới dạng khí Thực tế có thể làm giảm sản xuất methan bằng các chất hoá học như chloroform, nhưng kết quả không ñược như mong muốn vì năng lượng có thể mất ñi dưới dạng các chất khác như hydrô và vi khuẩn sinh methan thích nghi rất nhanh với các loại chất này

1.2.4 Sinh nhiệt của thức ăn (Heat Increment-HI)

Tiêu hoá thức ăn ở gia súc ñi liền với việc mất mát năng lượng hoá học dưới dạng rắn, lỏng, khí và cả dưới dạng nhiệt Gia súc liên tục tạo ra nhiệt và thải ra ngoài môi trường thông qua các phương thức trực tiếp như: truyền nhiệt, dẫn nhiệt, bức xạ nhiệt và gián tiếp là bốc hơi

Nếu một con vật bị ñói, cho ăn, chỉ sau một vài giờ, lượng nhiệt sản xuất

ra ở cơ thể chúng sẽ tăng cao hơn mức trao ñổi cơ bản Lượng nhiệt tăng thêm

so với nhiệt trao ñổi cơ bản gọi là sinh nhiệt của thức ăn

HI của thức ăn sinh ra từ quá trình tiêu hóa thức ăn ñó và từ quá trình trao ñổi các chất dinh dưỡng có trong thức ăn Các hoạt ñộng ăn uống, bao gồm nhai, nuốt, tiết nước bọt, nhai lại ñòi hỏi các hoạt ñộng của cơ Hoạt ñộng của cơ lấy năng lượng từ ôxy hóa các chất dinh dưỡng Khi gia súc nhai lại nhai các thức ăn nhiều xơ, năng lượng cho các hoạt ñộng này là 3-6 % tổng năng lượng trao ñổi ăn vào Năng lượng cần cho nhai lại chiếm khoảng 0,3%

năng lượng trao ñổi ăn vào Gia súc nhai lại cũng sinh nhiệt thông qua hoạt ñộng trao ñổi chất của hệ vi sinh vật ñường tiêu hóa của chúng Tiêu tốn năng lượng ở ñây vào khoảng 7-8% năng lượng trao ñổi ăn vào hay 0,6 KJ cho 1 KJ methan tạo ra

Nhiệt sinh ra nhiều hơn trong quá trình trao ñổi chất Ví dụ, khi glucose

bị ôxy hóa ñể tạo thành ATP, hiệu suất giữ năng lượng tự do giải phóng ra chỉ

là 0,69 (hay 69%), 0,31 (hay 31%) năng lượng bị mất dưới dạng nhiệt Hiệu suất giữ năng lượng tự do giải phóng ra còn thấp hơn nữa nếu cần dự trữ các chất dinh dưỡng tạm thời (glucose ñược giữ dưới dạng glycogen) vì cần nhiều các phản ứng sinh hóa học hơn ñể hòan thành quá trình này Tổng hợp các thành tố cấu trúc của cơ thể cũng lãng phí năng lượng dưới dạng nhiệt ðể nối một axit amin này với một axit amin khác cần tới bốn cầu nối cao năng lượng pyrophotphate và nếu ATP cung cấp năng lượng cho phản ứng này ñược tạo ra

từ ôxy hóa glucose thì cứ một kg protein ñược tạo ra cơ thể giải phóng một lượng nhiệt là 2,5 MJ Tổng hợp protein xãy ra không những ở gia súc sinh trưởng mà cả ở gia súc ñược nuôi duy trì vì sinh tổng hợp protein ở gia súc này là ñể thay thế các protein ở các mô Trao ñổi protein tạo ra 10% tổng nhiệt

ở gia súc Gia súc cũng cần dùng các các cầu nối photphate cao năng lượng cho các hoạt ñộng khác, ví dụ vận chuyển tích cực các cơ chất (ion Na+ và K+) ngược gradien nồng ñộ Quá trình này ñược gọi là 'bơm ion' và ñóng góp khoảng 10% nhiệt tạo ra của cơ thể Thông thường một nửa nhiệt sản xuất ra

từ cơ thể gia súc nhai lại là từ ñường tiêu hóa và gan

1.2.5 Năng lượng thuần (Net Energy - NE) và tích luỹ năng lượng

Năng lượng thuần ñược tính theo công thức: NE = ME - HI

NE là năng lượng gia súc có thể sử dụng cho các mục ñích hữu ích: duy trì cơ thể và sản xuất NE sử dụng cho duy trì chủ yếu dùng cho các hoạt ñộng trong phạm vi cơ thể gia súc và sẽ ra khỏi cơ thể gia súc dưới dạng nhiệt NE

sử dụng cho sản xuất là ñể dùng cho tăng trọng, vỗ béo, tạo và tiết sữa, trứng, lông hoặc ñược dự trữ trong cơ thể ở dạng năng lượng hoá học trong các sản phẩm Số lượng năng lượng dự trữ ñược gọi là tích trữ năng lượng của cơ thể Cần phải hiểu một ñiều quan trọng là: trong tổng số nhiệt mất ñi từ cơ thể gia súc chỉ có phần HI của thức ăn là phần năng lượng lãng phí thực sự và có thể xem như là “một loại thuế” ñánh trực tiếp vào năng lượng của thức ăn

Nhiệt tạo ra từ năng lượng ñã ñược sử dụng cho duy trì có thể ñược xem như

là năng lượng ñã ñược sử dụng bởi gia súc và phân giải thành các dạng không

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 luỹ trong các thí nghiệm cân bằng nitơ - carbon

1.3.1 ðo nhiệt lượng trực tiếp

Gia súc không dự trữ nhiệt, hay nói khác hơn là chúng chỉ giữ nhiệt trong một thời gian tương ñối ngắn Như vậy nếu chúng ta ño ñạc suốt 24 h hoặc lâu hơn thì có thể nói rằng lượng nhiệt thoát ra khỏi cơ thể gia súc ñúng bằng lượng nhiệt gia súc sản xuất ra

ðể ño HI của một thức ăn, gia súc ñược cho ăn thức ăn ñó ở 2 mức ME

ăn vào và nhiệt sản xuất ra ñược ño ở cả 2 mức này Sở dĩ phải ño ở hai mức

ME ăn vào vì một phần nhiệt sản xuất ra từ cơ thể gia súc là từ trao ñổi cơ bản Tăng lượng thức ăn ăn vào làm tăng nhiệt sản xuất ra, nhưng trao ñổi cơ bản vẫn giữ nguyên Tăng nhiệt sản xuất ra như vậy chính là năng lượng nhiệt (HI) của thức ăn cho ăn thêm Cách tính HI của thức ăn thể hiện ở sơ ñồ 3.2

Trong ñồ thị này: A: là trao ñổi cơ bản; B, C là nhiệt sản xuất ra ở hai mức năng lượng trao ñổi ăn vào 40 và 100MJ ðể ñơn giản người ta coi quan

hệ giữa nhiệt sản xuất và ME ăn vào là tuyến tính Tuy nhiên, nó không luôn luôn là như vậy

Ở ví dụ trên ñồ thị 3.2, hai mức ME ăn vào 40 và 100 MJ ñược áp dụng, việc tăng 60 MJ ăn vào (BD) làm tăng sản xuất nhiệt (CD = 24MJ) Vậy, sinh nhiệt của thức ăn: HI = CD/BD hay 24/60 = 0,4

Cũng có thể chỉ dùng một mức ME ăn vào ñể tính HI HI trong trường hợp này chính là sự khác biệt giữa nhiệt sản xuất ra ở mức trao ñổi cơ bản và nhiệt sản xuất ra ở gia súc ñược cho ăn Trong ñồ thị 3.2 HI = BE/AE = 16/40

= 0,4

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 ñược tiến hành bằng phương pháp gián tiếp

1.3.2 ðo nhiệt lượng bằng phương pháp gián tiếp thông qua trao ñổi chất

Các chất bị ôxy hoá trong cơ thể và năng lượng giải phóng từ sự ôxy hoá sau ñó chuyển thành nhiệt chủ yếu là ba loại chất cơ bản: carbohydrate, mỡ và protein

Phản ứng ôxy hoá tổng quát của carbohydrate, ví dụ glucose (phương trình 1) như sau:

ME (MJ/ngày) Năng lượng trao ñổi ăn vào

ðồ thị 3.2 Phương pháp hiệu số ước tính HI của thức ăn

Phản ứng ôxy hoá mỡ (phương trình 2), ví dụ tripalmitin như sau:

Một gam phân tử O2 chiếm thể tích 22,4 lít ở ñiều kiện nhiệt ñộ và áp suất bình thường Như vậy một gia súc thu ñược năng lượng từ ôxy hoá glucose sẽ sản xuất 2820 KJ/(6 x 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 ôxy và ñược sử dụng trong ño nhiệt gián tiếp ñể ước tính nhiệt sản xuất ra từ lượng ôxy tiêu thụ ðối với một gia súc ôxy hoá hỗn hợp mỡ, ñương lượng nhiệt của ôxy là 19,61 KJ/ lít

Gia súc thông thường không chỉ thu ñược năng lượng từ mỡ hoặc carbohydrate riêng lẻ Chúng ôxy hoá hỗn hợp mỡ, carbohydrate (và cả protein), vì vậy ñể có thể áp dụng ñương lượng nhiệt thích hợp khi chuyển lượng ôxy tiêu thụ thành năng lượng nhiệt cần phải biết bao nhiêu ôxy ñược sử dụng cho mỗi chất dinh dưỡng Một tỷ lệ ñã ñược tính toán là thương số hô hấp (Respiration quotient - 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 tích không khí cố ñịnh có chứa một lượng phân tử cố ñịnh,

RQ có thể 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 ôxy hoá có thể xác ñịnh ñược từ một bảng tính sẵn Ví dụ: RQ = 0,9 chứng tỏ ñã ôxy hoá một hỗn hợp 67,5% carbohydrate và 32,5 % mỡ và ñương lượng nhiệt của ôxy cho hỗn hợp này là 20,6 KJ/lít Các hỗn hợp bị ôxy hoá thường gồm cả protein Số lượng protein

bị dị hoá có thể ñược ước tính từ lượng nitơ trong nước tiểu Thông thường, 0,16 g nitơ bài tiết trong nước tiểu cho mỗi gam protein Nhiệt năng khi ñốt cháy protein (có nghĩa là nhiệt năng sản xuất ra khi protein bị ôxy hoá) hoàn toàn phụ thuộc vào tỷ lệ axit amin của protein nhưng bình quân là 22,2 KJ/g Tuy vậy, protein không bị ôxy hoá hoàn toàn trong cơ thể gia súc vì cơ thể không ôxy hoá ñược nitơ và lượng nhiệt sản xuất ra khi dị hoá 1g protein chỉ

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 2,82 MJ

C3H5(OOC C15H31)3 + 72.5O2 51 CO2 + 49H2O)3 + 32,02 MJ

là 18 KJ Mỗi g protein bị ôxy hoá tạo ra 0,77 lít CO2 và dùng hết 0,96 lít ôxy

có RQ = 0,8

Nhiệt ñược sản xuất ra không chỉ do ôxy hoá các chất hữu cơ mà còn do các chất hữu cơ ñược sử dụng ñể tổng hợp các thành phần của mô bào Tuy nhiên, người ta ñã phát hiện ra rằng số lượng nhiệt sản xuất ra trong quá trình tổng hợp này có cùng quan hệ với trao ñổi hô hấp giống như quan hệ giữa trao ñổi hô hấp và ôxy hóa các chất hữu cơ

Quan hệ giữa trao ñổi hô hấp và sản xuất nhiệt bị thay ñổi nếu ôxy hoá carbohydrate và mỡ không hoàn toàn Tình hình này xãy ra ở các trường hợp rối loạn trao ñổi chất, ví dụ ketosis, khi axit béo không bị ôxy hoá hoàn toàn thành CO2 và H2O, carbon và hydro rời khỏi cơ thể như là các thể keton hay các chất giống keton Ôxy hoá không hoàn toàn cũng xuất hiện trong các ñều kiện bình thường ở gia súc nhai lại, vì một sản phẩm cuối cùng của lên men carbohydrate là khí CH4 Trong thực tế sản xuất, nhiệt tính từ trao ñổi hô hấp ñược hiệu chỉnh cho yếu tố này bằng cách trừ ñi 2,42 KJ cho mỗi một lít CH4 Các tính toán ñược giải thích ở trên ñã ñược dựa vào một phương trình ñơn giản gọi là phương trình Brouwer (tên của một nhà khoa học ðức: E Brouwer):

KJ/lít cho ôxy hoá carbohydrate và mỡ Nếu chỉ có một phần nhỏ nhiệt sinh ra

từ ôxy hoá protein thì không cần thiết phải phải tính toán riêng và nitơ từ nước tiểu cũng không cần phải ño ñạc, theo dõi

Bảng 3.3 Tính toán nhiệt sản xuất ra của 1 bê từ các số liệu trao ñổi chất và

nitơ bài tiết trong nước tiểu (Blaxter, Graham, McDonald và Rook, 1955

Journal of Agricultural Science, Cambridge, 45:10)

Kết quả của thí nghiệm (24 h)

Nhiệt sản xuất ra từ trao ñổi protein

số liệu trao ñổi hô hấp ở bảng này, nhiệt sản xuất ra sẽ bằng 7858 KJ

Những thay ñổi quan trọng gần ñây trong nghiên cứu về trao ñổi năng lượng là chuyển từ nghiên cứu trên toàn cơ thể gia súc sang nghiên cứu trao ñổi năng lượng trong từng mô bào và cơ quan Cơ sở cho những phương pháp nghiên cứu này là: sử dụng các Catheter ñưa vào tỉnh mạch và vào một cơ quan nào ñó của cơ thể và xác ñịnh thành phần cũng như lưu lượng máu ñể từ

ñó ước tính lượng O2 tiêu thụ và lượng CO2 tạo ra Trong cùng thời gian này cũng có thể ño ñược sự hấp thu các sản phẩm trao ñổi chất như glucose

ðo trao ñổi hô hấp trong buồng hô hấp

Dụng cụ thường ñược dùng cho gia súc là buồng hô hấp Có nhiều loại buồng hô hấp khác nhau hiện ñang ñược sử dụng (hình 3.2) 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,

và O2 tiêu thụ có

thể ñược xác

ñịnh một cách

chính xác bằng các thiết bị ño (detectors)

1.3.3 ðo trao ñổi hô hấp ở gia súc không nuôi nhốt

Trao ñổi hô hấp có thể ño ñược nhưng không cần dùng buồng hô hấp mà dùng mặt nạ (face mask) Mặt nạ này ñược nối với một thiết bị ñể xác ñịnh lượng O2 tiêu thụ hoặc cả lượng O2 tiêu thụ và lượng CO2 sản xuất ra Phương pháp này phù hợp cho việc nghiên cứu mà thời gian ño ñạc ngắn nhưng không thể ño ñược nhiệt sản xuất ra khi gia súc ñang ăn uống ðể nghiên cứu trao ñổi năng lượng một thời gian dài ở gia súc không nuôi nhốt (chăn thả chẳng hạn),

HP có thể ước tính từ tổng lượng CO2 với ñộ chính xác có thể chấp nhận ñược

ðể ước tính tổng lượng CO2 người ta ñưa vào dịch thể của cơ thể gia súc một loại carbon ñánh dấu ñồng vị phóng xạ (C14bicarbonate natri) và lấy mẫu dịch thể của cơ thể ñể xác ñịnh mức ñộ hoà tan của carbon phóng xạ vào carbon do

cơ thể gia súc tạo ra

1.3.4 ðo năng lượng tích lũy bằng kỹ thuật cân bằng carbon - nitơ

Trong nghiên cứu năng lượng với buồng hô hấp nhiệt sản xuất ra ñược uớc tính và năng lượng giữ lại ñược xác ñịnh bằng hiệu số giữa: ME ăn vào - nhiệt sản xuất ra Còn có cách lựa chọn khác nữa ñể ước tính năng lượng giữ lại một cách trực tiếp và tính nhiệt sản xuất ra bằng phương pháp hiệu số Dạng dự trữ năng lượng chủ yếu ở gia súc sinh trưởng và vỗ béo là protein và mỡ, năng lượng dự trữ dưới dạng carbohydrate là nhỏ và tương ñối

ổn ñịnh Số lượng protein và mỡ dự trữ có thể ñược ước tính bằng cách tiến hành các thí nghiệm cân bằng carbon - ni tơ Thông qua việc ño lượng carbon, nitơ ñi vào và ra khỏi cơ thể chúng ta tính ñược phần carbon, nitơ ñược giữ lại trong cơ thể Lượng năng lượng giữ lại sau ñó có thể tính ñược bằng cách lấy

số lượng chất dinh dưỡng ñược giữ lại nhân với giá trị năng lượng của chất dinh dưỡng ñó

Cả carbon và nitơ ñều ñi vào cơ thể duy nhất thông qua thức ăn và nitơ rời khỏi cơ thể duy nhất qua phân và nước tiểu Carbon còn rời khỏi cơ thể ở

CO2 và CH4, và thí nghiệm cân bằng phải ñược tiến hành trong các buồng hô hấp Cách tính toán năng lượng tích lũy ñược ñược mô phỏng trong một ví dụ sau ñây cho một gia súc dự trữ năng lượng ở cả dạng protein và mỡ Ở gia súc kiểu này lượng carbon và nitơ ăn vào sẽ lớn hơn lượng carbon và nitơ thải ra,

và gia súc ở trạng thái cân bằng dương về năng lượng Số lượng protein dự trữ ñược tính bằng cách nhân cân bằng nitơ với 1000/160 (= 6,25) vì protein của

cơ thể có chứa khoảng 160 g nitơ/kg Protein cũng chứa 512g carbon và số lượng carbon ñược dự trữ trong protein cũng có thể tính ñược Phần carbon còn lại ñược giữ lại trong mỡ và có chứa khoảng 746g C/kg Vì thế, mỡ dự trữ ñược tính bằng cách chia cân bằng carbon, trừ phần ñã dự trữ trong protein, với 0,746 Năng lượng dự trữ trong protein và mỡ sau ñó ñược tính toán bằng cách sử dụng các giá trị năng lượng trung bình cho các mô của cơ thể gia súc Những giá trị này thay ñổi tuỳ thuộc vào loài gia súc, ñối với bò và cừu, giá trị hiện ñược sử dụng là 39,3MJ/kg cho mỡ và 23,6 MJ/kg cho protein Ví dụ về cách tính toán cho một thí nghiệm cân bằng ñược trình bày ở bảng 3 4

Bảng 3.4 Tính toán năng lượng tích lũy và nhiệt sản xuất ra của một cừu từ

thí nghiệm cân bằng carbon - nitơ (Blaxter et al.,1955 J.of Agric Sci.,

Cambridge, 46:292)

Kết quả của thí nghiệm 24 h C (g) N (g) Năng lượng (MJ) Lượng thức ăn ăn vào 684,5 41,67 28,41

Thải ra trong phân 279,3 13,96 11,47

Thải ra trong nước tiểu 33,6 25,41 1,50

Carbon tích lũy trong protein (g) (14,4 x 0,512) 7,4

Carbon tích lũy trong mỡ (g) (73,3-7,4) 65,9

Năng lượng tích lũy và nhiệt sản xuất

Năng lượng tích lũy trong protein

xương, cơ và mỡ ðối với năng lượng dự trữ trong trứng và sữa thì dễ dàng hơn vì gần như khơng biến động lớn và dễ đo đạc

Năng lượng dự trữ tuy vậy cĩ thể xác định trong các thí nghiệm nuơi dưỡng, nếu hàm lượng năng lượng của một gia súc được ước tính vào lúc bắt đâù và lúc kết thức thí nghiệm Trong các thí nghiệm kiểu này gia súc được chia làm hai nhĩm đồng đều và sẽ giết mổ một nhĩm lúc bắt đầu thí nghiệm

và nhĩm kia sau khi kết thức thí nghiệm Hàm lượng năng lượng của mỗi gia súc được xác định bằng Bomb calorimetry, dùng cả cơ thể hoặc cả cơ thể gia súc đã nghiền nhỏ hoặc mẫu đại diện cho các mơ của cơ thể sau khi đã khảo sát và tính tỷ lệ để đưa vào đốt Sau đĩ sẽ xây dựng quan hệ giữa khối lượng

cơ thể và hàm lượng năng lượng, quan hệ này sẽ được dùng để chẩn đốn hàm lượng năng lượng trong cơ thể lúc bắt đầu thí nghiệm của nhĩm thứ hai là nhĩm khơng giết mổ vào lúc bắt đầu thí nghiệm Nhĩm thứ hai được giết mổ vào lúc kết thúc thí nghiệm cũng sẽ được xác định hàm lượng năng lượng bằng phương pháp tương tự và sau đĩ tính lượng năng lượng dự trữ tăng lên sau thời gian làm thí nghiệm Bảng 3.5 là một ví dụ về thí nghiệm loại này Ở đây để so sánh buồng hơ hấp cũng được sử dụng song song

Bảng 3.5 Ước tính năng lượng tích lũy và nhiệt sản xuất ở gia cầm sử dụng

kỹ thuật giết mổ so sánh (Fuller et al., 1983 J of Nutr., 113: 1403)

Chi tiết về gà thí nghiệm Bắt đầu Kết thúc Sai khác

1.4 Hiệu suất sử dụng năng lượng trao đổi

Hiệu suất sử dụng năng lượng trao đổi (k) là tỷ số giữa năng lượng thuần (NE) và năng lượng trao đổi (ME), k = NE/ME Hiệu suất sử dụng năng lượng trao đổi là chỉ số cần thiết cho việc xác định nhu cầu dinh dưỡng

Bảng 3.6 Ký hiệu về hiệu suất sử dụng năng lượng trao ñổi (k) cho các hoạt

Tạo lông, len Nói chung, mối quan hệ giữa năng lượng trao ñổi và năng lượng tích luỹ trình bày trên ñồ thị 3.3 ðồ thị 3.3 cho thấy khi ME ăn vào là zero (gia súc nhịn ñói) thì tích lũy năng lượng là âm Trong trường hợp ñó gia súc ôxy hoá chất dự trữ trong cơ thể ñể cung cấp năng lượng cho duy trì các chức năng quan trọng của cơ thể và năng lượng này mất ñi dưới dạng nhiệt Khi ME ăn

vào tăng lên, năng lượng tích lũy giảm dần Khi năng lượng tích lũy bằng zero, ME

ăn vào thoả mãn nhu cầu duy trì của gia súc ME ăn vào tiếp tục tăng thì gia súc bắt ñầu tích luỹ năng lượng cả trong

cơ thể và trong sản phẩm như sữa, trứng ðộ dốc của ñồ thị liên quan ñến năng lượng ăn vào và tích luỹ dùng ñể chỉ hiệu quả sử dụng năng lượng trao

ðồ thị 3.3 Hiệu suất sử dụng ME của loài nhai lại

ñổi Ví dụ, nếu ME ăn vào tăng 10 MJ và tích luỹ tăng 7 MJ thì hiệu quả sử dụng ME là 7/10 = 0,7 Như vậy, HI là 3/10 = 0,3 của ME Hệ số k thường ñược sử dụng như ở bảng 3.6

1.4.1 Hiệu suất sử dụng năng lượng trao ñổi cho duy trì

Gia súc ở trạng thái duy trì thì năng lượng tích luỹ trong sản phẩm bằng không, vì vậy ME ăn vào chính bằng MEm Cho ñến nay có rất it thí nghiệm xác ñịnh hiệu quả sử dụng năng lượng cho duy trì trừ một vài thí nghiệm tiến hành trên gia súc nhai lại (Bảng 3.7)

Bảng 3.7 Hiệu suất sử dụng năng lượng trao ñổi cho duy trì của một số chất

dinh dưỡng và thức ăn

Nhai lại Lợn Gia cầm Glucose

Khẩu phần cân ñối

Cỏ rye non phơi khô

Cỏ rye phơi khô

Cỏ medicago

Cỏ ủ silô

0,94 0,80

- 0,70 0,59 0,86 0,76 0,80 0,70 0,78 0,74 0,82 0,65-0,71

0,95 0,88 0,97 0,76

0,85

0,89 0,97 0,95 0,84

0,90

1.4.2 Hiệu suất sử dụng năng lượng trao ñổi cho sinh trưởng

Như ñã biết, trong quá trình sinh trưởng gia súc tích luỹ trong cơ thể một lượng lớn protein và lipit Quá trình này chính là sự tích luỹ năng lượng Hiệu quả sử dụng năng lượng rất khác nhau ñối với từng loại gia súc và từng khẩu phần hay từng loại thức ăn Nhìn chung, hiệu quả sử dụng năng lượng cho sinh trưởng của gia súc nhai lại thấp hơn lợn và biến ñộng hơn Khi bò và cừu ñược cho ăn khẩu phần tương tự như khẩu phần cho lợn (các loại hạt cốc) kg ít khi vượt quá 0,62 và thấp hơn giá trị này ở lợn, trung bình là 0,70 Giá trị kg

cònthấp hơn nữa khi khẩu phần ăn là cỏ và cũng dao ñộng hơn ðối với cỏ, thức ăn thô chất lượng thấp kg có khi chỉ bằng 0,2

1.4.3 Hiệu suất sử dụng năng lượng trao ñổi cho sản xuất sữa (k l )

Rất khó ñể xác ñịnh hiệu suất sử dụng năng lượng trao ñổi cho sản xuất sữa riêng biệt vì sản xuất sữa luôn ñi kèm với tăng mỡ hoặc protein dự trữ trong cơ thể hoặc giảm mỡ hoặc protein dự trữ trong cơ thể Vì vậy, phải dùng các thuật toán ñể ước tính phần năng lượng trao ñổi ñược sử dụng cho tổng hợp sữa Hơn nữa, ñể tổng hợp sữa cần có các khẩu phần phức tạp chứ không thể là một thức ăn ñơn lẻ như trường hợp xác ñịnh hiệu quả sử dụng năng lượng trao ñổi cho duy trì và sinh trưởng

Hiệu suất sử dụng năng lượng trao ñổi ñể sản xuất sữa của gia súc nhai lại nằm trong khoảng từ 0,56 ñối với khẩu phần nghèo dinh dưỡng nhất (7 MJ ME/kg vật chất khô) ñến 0,66 ñối với khẩu phần tốt nhất (13MJ ME/kg vật chất khô) Giá trị trung bình của kl là 0,6 hoặc 0,62 Hiệu suất sử dụng năng lượng tạo sữa cao hơn nhiều so với sinh trưởng vì dạng năng lượng dự trữ trong sữa ñơn giản hơn, chúng là ñường lactose và các axit béo mạch ngắn

1.4.4 Các yếu tố khác ảnh hưởng ñến hiệu suất sử dụng năng lượng trao ñổi

Nhiều yếu tố khác cũng ảnh hưởng ñến hiệu suất sử dụng năng lượng trao ñổi của thức ăn Yếu tố ñầu tiên là ảnh hưởng kết hợp khi hai hay nhiều loại thức ăn ñược sử dụng trong một khẩu phần Người ta ñã thấy là hiệu suất

sử dụng năng lượng trao ñổi của bột ngô cho vỗ béo kf dao ñộng từ 0,58 ñến 0,74 tùy thuộc vào bản chất của khẩu phần cơ sở sử dụng kèm với ngô Ảnh hưởng kết hợp của thức ăn ñến hiệu quả sử dụng năng lượng trao ñổi ở gia súc nhai lại chính là ảnh hưởng kết hợp của các thức ăn ñến tỷ lệ tiêu hóa của toàn khẩu phần và hấp thu năng lượng ðiều này có nghĩa là hiệu suất sử dụng năng lượng trao ñổi của một thức ăn nào ñó là không cố ñịnh mà tùy thuộc vào việc thức ăn ñó ñược dùng trong khẩu phần với những thức ăn nào, tỷ lệ bao nhiêu Cân bằng các chất dinh dưỡng trong khẩu phần cũng ảnh hưởng ñến hiệu suất sử dụng năng lượng trao ñổi Ví dụ, gia súc vỗ béo sử dụng năng lượng có hiệu quả cao hơn khi khẩu phần nhiều carbohydrate hơn protein Tương tự vậy, một gia súc ñang giai ñoạn sinh trưởng sử dụng năng lượng tốt hơn nếu

khẩu phần giàu protein Thiếu khoáng và vitamin làm giảm hiệu quả sử dụng năng lượng Ví dụ, thiếu P làm giảm hiệu quả sử dụng 10% ở bò

1.5 Một số hệ thống ñánh giá giá trị năng lượng của thức ăn cho gia súc nhai lại

Trong 200 năm qua có một số hệ thống ñánh giá giá trị năng lượng của thức ăn gia súc ñã ñựoc tạo lập Vì vậy khó mà có thể nói về tất cả các hệ thống này một cách chi tiết ở ñây Tuy nhiên những hệ thống quan trọng nhất

sẽ ñược mô tả ở phần sau ñây

1.5.1 ðơn vị cỏ khô

ðơn vị cỏ khô (hay unit) ñược Albrecht von Thaer mô tả vào năm 1809, mặc dù vẫn còn chưa rõ ai là tác giả của hệ thống này ðây là cố gắng ñầu tiên giới thiệu một giá trị thay thế có nghĩa là một giá trị cho phép biết ñược cần bao nhiêu một loại thức ăn nào ñó ñể thay thế một ñơn vị thức ăn tiêu chuẩn

mà không gây ra bất cứ một sự thay ñổi nào về năng suất

1.5.2 Tổng các chất dinh dưỡng tiêu hoá ñược

Tổng các chất dinh dưỡng tiêu hoá ñược (Total digestible nutrients - TDN) ñược phát triển ñã gần 200 năm nay, ñể khắc phục phương pháp phân tích tương ñối (Weende) không mô tả một cách ñầy ñủ giá trị dinh dưỡng của

thức ăn Tổng các chất dinh dưỡng tiêu hoá (TDN) của một kg chất khô của một thức ăn nào ñó ñược tính như sau:

TDN g/kg = DCP + (DEE x 2,25) + DCF + DNFE

Ở ñây: DCP, DEE, DCF, DNFE lần lượt là protein tiêu hoá, chất béo tiêu hoá, xơ thô tiêu hoá và bột ñường tiêu hoá (g)

Hệ thống TDN ñã ñược sử dụng rộng nhất ở Bắc Mỹ và hiện vẫn còn ñược sử dụng ở một phạm vi nhất ñịnh tại Nam Mỹ, châu Phi và châu Á

1.5.3 ðơn vị thức ăn Scandinavian

ðơn vị thức ăn Scandinavian (SFU) có nguồn gốc từ ðan Mạch vào khoảng những năm 1880, tại ñây người ta coi 1 kg thức ăn tinh là một ñơn vị thức ăn Thức ăn tinh vào thời ñiểm này là hỗn hợp của ngũ cốc (yến mạch và ñại mạch), nhưng sau ñó (1915- 1916) các nước Bắc Âu ñồng ý sử dụng 1 kg ñại mạch là một ñơn vị thức ăn chuẩn Nhờ Niels Johannes Fjord và Nils

Hansson, SFU ñã ñược phát triển mạnh hơn và nhiều thí nghiệm nuôi dưỡng

ñã ñược tiến hành ñể xác ñịnh giá trị thay thế của rất nhiều thức ăn khác so với ñơn vị chuẩn Ngày nay, SFU ñược tính bằng phương pháp tương tự như ñơn

vị thức ăn cho vỗ béo trước ñây (Fattening Feed Unit - FFU)

1.5.4 Hệ thống Kellner

Hệ thống Kellner ñược phát triển hơn 100 năm trước ñây do O Kellner

và sau ñó là G Fingerling ở ðức Bởi vì mỡ dự trữ là dạng dự trữ năng lượng thuần khiết nhất, các thí nghiệm trao ñổi hô hấp ñã ñược tiến hành với việc bổ sung các chất dinh dưỡng ñơn thuần khiết (protein, mỡ, tinh bột và cellulose) cho bò ñực thiến trưởng thành Người ta ñã thấy rằng năng lượng tích lũy dưới dạng mỡ (KJ) cho 1g chất dinh dưỡng tiêu hóa là:

Tinh bột: 9,87 (100%); cellulose của rơm 10,0 (101%); protein (gluten) 9,37 (94%); mỡ trong các hạt có dầu 23,81 (241%); mỡ trong hạt ngũ cốc 20,92 (212%), mỡ trong cỏ 18,83 KJ (191%) Những số này ñược gọi là nhiệt lượng thuần ñể vỗ béo và ñược chuyển thành calorie

1.5.5 Hệ thống ME của ARC (Anh)

Hệ thống năng lượng trao ñổi (hệ thống ME) sử dụng ở Vương quốc Anh ñầu tiên ñược Blaxter (1962) phát triển và ñược Hội ñồng nghiên cứu nông nghiệp (Agricultural Research Council - ARC) giới thiệu lần ñầu tiên năm

1965 Sử dụng các ñề nghị của ARC (1965), bộ Nông nghiệp-Thủy sản-Thực phẩm Vương quốc Anh (1975) ñã ñưa hệ thống ME ñã ñơn giản hóa ra áp dụng trong sản xuất Hệ thống này sau ñó ñược ARC xem xét lại và xuất bản dưới dạng sách: Nhu cầu dinh dưỡng của gia súc nhai lại vào năm 1980 (The Nutrient Requirements for Ruminant Livestock, 1980) Vào năm 1990, hệ thống ñã ñược một nhóm nghiên cứu quốc gia ñánh giá lại và sửa ñổi và năm

1993, Hội ñồng nghiên cứu thực phẩm và nông nghiệp Anh (Agricultural and Food Research Council - AFRC) tái bản lại hệ thống này

1.5.6 Hệ thống NE của Hội ñồng nghiên cứu quốc gia (Hoa Kỳ)

Hệ thống năng lượng cho bò ở Hoa kỳ của Hội ñồng nghiên cứu quốc gia (National Research Council – NRC) có một lịch sử khá dài và lần xuất bản gần ñây nhất (2001) là lần xem xét lại thứ bảy Hệ thống này khởi nguồn từ TDN,

nhưng hiện nay TDN khơng cịn được dùng nữa và chuyển TDN thành DE để

sử dụng trong hệ thống NE mới

1.5.7 Hệ thống NE của Van Es ở Hà Lan và Bỉ

Ở Hà Lan, Tiến sỹ A.J.H Van Es vào các năm 1975 và 1978 đưa ra hệ thống năng lượng thuần cho tiết sữa (Net Energy System for Lactation, NEl) Những nguyên tắc của hệ thống này được một số nước châu Âu như Pháp, Na-

Uy, Phần Lan áp dụng cho việc đánh giá giá trị dinh dưỡng thức ăn của mình

1.6 Hệ thống năng lượng trao đổi của ARC (Anh)

Như đã nĩi ở trên, hệ thống này cho phép ước tính nhu cầu năng lượng của bị, cừu; gia súc nhai lại đang sinh trưởng, chửa và tiết sữa Trong hệ thống này giá trị năng lượng của thức ăn cũng được biểu thị dưới dạng năng lượng trao đổi và giá trị năng lượng trao đổi của một khẩu phần bằng tổng giá trị năng lượng trao đổi của các thức ăn thành phần tạo nên khẩu phần đĩ Nhu cầu năng lượng của gia súc được biểu thị bằng năng lượng thuần ðặc điểm chủ yếu của hệ thống này là một hệ thống các phương trình dự đốn hiệu quả

sử dụng năng lượng trao đổi cho duy trì, sinh trưởng và tiết sữa Các dự đốn này được xác lập trên cơ sở hàm lượng năng lượng trao đổi của khẩu phần và được biểu thị bằng tỷ lệ ME/GE chứ khơng phải là MJ/kg Hàm lượng năng lượng trao đổi của khẩu phần cĩ thể chuyển thành MJ ME/kg chất khơ bằng cách nhân tỷ lệ ME/GE với 18,4 là hàm lượng năng lượng trao đổi trung bình của 1 kg DM Giá trị này này quá cao cho các thức ăn cĩ nhiều khống và quá thấp cho các thức ăn giàu protein và mỡ

Các hệ số sử dụng năng lượng trao đổi cho các mục đích khác nhau được trình bày ở bảng 3.8

Bảng 3.8: Hệ số sử dụng năng lượng trao đổi cho duy trì, tăng trưởng và tiết

sữa ở gia súc nhai lại

km = 0,35 qm + 0,505

kg = 0,78 qm + 0,006

kl = 0,35 qm + 0,402

km: Hiệu suất sử dụng năng lượng trao đổi cho duy trì

kg: Hiệu suất sử dụng năng lượng trao đổi cho tăng trọng và vỗ béo

kl: Hiệu suất sử dụng năng lượng trao đổi cho tiết sữa

Mặc dù km và kl dao động phụ thuộc vào qm, chúng dao động ít hơn so với kg. Cũng như các hệ thống năng lượng khác, chúng ta cĩ thể sử dụng hệ thống này để dự dốn năng suất của gia súc khi cho ăn những khẩu phần cụ thể hoặc phối hợp khẩu phần cho các mức năng suất mong đợi Dưới đây là các ví dụ cho việc áp dụng hệ thống của ARC cho bị thịt và bị sữa

Ví dụ 1 Dự đốn năng suất của bị đang sinh trưởng Một bị đực thiến

nặng 300 kg, được ăn khẩu phần cĩ 4,5 kg cỏ khơ (4,0 kg DM, 8MJME/ kg DM), 2,2 kg thức ăn tinh (2,0 kg DM, 14MJME/ kg DM) Hãy dự đốn tăng trọng của bị này?

Năng lượng trao đổi của khẩu phần (MJ ME/ngày)

- Cỏ khơ: 4 kg DM x 8 MJ/kg = 32

- Thức ăn tinh: 2 kg DM x 14 MJ/kg = 28

Tổng số: 60

Nhu cầu năng lượng thuần (MJ NE/ngày)

- Nhu cầu duy trì/ngày = 25

- Nhu cầu tăng trọng/kg = 15

So sánh năng lượng của khẩu phần và nhu cầu

- Nhu cầu cho duy trì = 23/0,692 = 33 MJ/ngày

- Năng lượng trao đổi của khẩu phần cịn lại cho tăng trọng (60-33) = 27 MJ/ngày

- Chuyển thành NE = (27 x 0,427) = 11,5 MJ NE/ngày

Tăng trọng dự kiến: 11,5/15 = 0,77 kg/ngày

Ví dụ 2 Lập khẩu phần cho bò ñang sinh trưởng Lập khẩu phần cho một

bò thịt 300kg, tăng trọng 0,77 kg/ngày, cho ăn khẩu phần 3 kg cỏ khô chất lượng như ở ví dụ 1 (8 MJ/kg DM) Cần bao nhiêu kg thức ăn tinh chất lượng như ở ví dụ 1

ðể làm bài tập ở ví dụ 2 cần hiểu ý nghĩa của thuật ngữ kmp kmp là trung bình hiệu quả sử dụng năng lượng trao ñổi cho duy trì + sản xuất kmp nằmgiữa

km và kp và trong trường hợp này kp chính là kg Giá trị kmp dao ñộng tùy thuộc vào mức năng suất của gia súc và kmp ñược tính như sau: kmp = (NEm + NEp) / (NEm/km + NEp/kp)

Nhìn vào công thức này ta thấy rằng yếu tố chủ yếu quyết ñịnh trong tính toán kmp chính là tỷ lệ giữa nhu cầu NE cho duy trì và nhu cầu NE cho sản xuất Tỷ lệ (NEm + NEp)/NEm ñôi khi ñược gọi là mức sản xuất của gia súc (Animal Production Level - APL) Trong ví dụ 1, APL = (23 + 115)/23 = 1,5) Quay lại ví dụ 2, ta có :

Nhu cầu về NE ( MJ NE/ngày)

- Cho duy trì bò ñực 300 kg: 23,0

- Cho tăng trọng 0,77 kg/ngày: 11,5

Tổng nhu cầu NE/ ngày: 34,5 MJNE/ngày

Việc lập khẩu phần cho bò sữa phức tạp hơn cho bò thịt vì hiệu quả sử dụng ME cho tiết sữa biến ñộng lớn Tuy nhiên trong thực tế tình hình ñơn giản hơn vì hàm lượng ME của khẩu phần cho bò sữa thường không biến ñộng lớn cho nên có thể giả ñịnh các giá trị không ñổi của kl và km Nếu lấy km = 0,72 và kl = 0,62 thì sẽ dễ dàng lập khẩu phần cho bò sữa Năng lượng thô trong sữa GE biến ñộng tùy thuộc vào hàm lượng mỡ trong sữa và do ñó NE cho sản xuất sữa cũng biến ñộng tùy thuộc vào hàm lượng mỡ trong sữa

Ví dụ 3 Lập khẩu phần cho một bò sữa 500 kg, cho 20 kg sữa /ngày sữa

ñã ñược huy ñộng cho nhu cầu duy trì và tổng hợp sữa

1.7 Hệ thống UFL và UFV (Pháp)

1.7.1 Các nguyên tắc cơ bản

Ở Pháp, từ ñầu thế kỷ trước ñã sử dụng năng lượng thuần NE cho bò sữa

và bò thịt Giá trị NE ñược tính theo phương pháp của Armsby bằng cách lấy năng lượng trao ñổi trừ ñi năng lượng mất ñi trong quá trình tiêu hoá và trao ñổi chất Giá trị năng lượng thuần của thức ăn ñược biểu thị dưới dạng ñơn vị thức ăn và hàm lượng năng lượng thuần của một kg lúa mạch cũng bằng giá trị này của hệ thống vùng Scandinavian

Những tiến bộ trong nghiên cứu tiêu hoá và trao ñổi năng lượng những năm từ 1940 ñến những năm của thập kỷ 70 của thế kỷ XX cho thấy hiệu quả

sử dụng cũng như nhu cầu năng lượng cho duy trì, tiết sữa, tăng trọng, nuôi thai là rất khác nhau Chính vì thế, mỗi loại thức ăn không chỉ có một giá trị

NE duy nhất biểu thị bằng ñơn vị thức ăn, giá trị NE cho duy trì, tiết sữa, tăng trọng, nuôi thai là rất khác nhau Vào năm 1972, trên cơ sở tập hợp kết quả của nhiều nghiên cứu ở Pháp và ở nước ngoài hệ thống UFL ñã ra ñời Hệ thống này chính thức ñược ñưa vào sử dụng năm 1975 Nó tỏ ra khá ổn ñịnh

và sau ñó ñược áp dụng tại Ý vào năm 1986 Hiện nay ñã có rất nhiều nghiên

cứu ñể ñánh giá hệ thống này trong các ñiều kiện cụ thể của mỗi nước

Nguyên tắc của hệ thống này là mỗi một loại thức ăn có hai giá trị NE (NEl: năng lượng thuần cho tiết sữa và NEv: năng lượng thuần cho sản xuất thịt) ñược biểu thị thành hai ñơn vị thức ăn:

- Một ñơn vị cho sản xuất sữa (duy trì + tiết sữa): UFL - Unité Fourragère du Lait: ðơn vị cỏ cho tạo sữa

- Một ñơn vị cho sản xuất thịt (duy trì + tăng trọng): UFV - Unité Fourragère de la Viande: ðơn vị cỏ cho sản xuất thịt

Một UFL là hàm lượng NE của 1kg lúa mạch tiêu chuẩn ño trên bò ñang tiết sữa (1700kcal NE l ) Một UFV là hàm lượng NE của 1kg lúa mạch tiêu chuẩn ño trên bò thịt nuôi duy trì và vỗ béo (1730 kcal NE v )

Trong hệ thống này giá trị NE của các thức ăn ñược cộng lại khi phối hợp khẩu phần Tuy nhiên các ảnh hưởng kết hợp có thể xảy ra giữa các thức ăn

Ví dụ: tương tác âm giữa thức ăn tinh và thức ăn thô, và ảnh hưởng kết hợp xuất hiện khi tăng mức nuôi dưỡng ðể khắc phục các ảnh hưởng này nhu cầu năng lượng cho bò sữa phải ñược hiệu chỉnh khi lập khẩu phần Riêng nhu cầu năng lượng cho sinh trưởng ñã ñược hiệu chỉnh sẵn trong bảng các nhu cầu Nhu cầu năng lượng hàng ngày cho bò cũng ñược biểu thị dưới dạng hai ñơn

vị thức ăn UFL và UFV

UFL ñể dùng cho bò sữa ñang vắt sữa, chửa, bò cạn sữa, bò cái tơ và bò sinh trưởng tăng trọng dưới 1 kg/ngày UFV ñể dùng cho bò sinh trưởng nhanh và bò vỗ béo