Giá trị dinh dưỡng của một số nguyên liệu thức ăn và mức tối ưu axit amin tiêu hóa hồi tràng biểu kiến trong khẩu phần cho lợn thịt

     NGUYỄN VĂN PHÚ GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CỦA MỘT SỐ NGUYÊN LIỆU THỨC ĂN VÀ MỨC TỐI ƯU AXÍT AMIN TIÊU HOÁ HỒI TRÀNG BIỂU KIẾN TRONG KHẨU PHẦN... viii 3.2.2 Tỷ lệ tiêu hóa protein và c

    

NGUYỄN VĂN PHÚ

GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CỦA MỘT SỐ NGUYÊN LIỆU THỨC ĂN VÀ MỨC TỐI ƯU AXÍT AMIN TIÊU HOÁ HỒI TRÀNG BIỂU KIẾN TRONG KHẨU PHẦN

KHẨU PHẦN CHO LỢN THỊT

Chuyên ngành: Chăn nuôi động vật

Mã số: 62 62 01 05

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học:

PGS TS Lã Văn Kính

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2018

ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng được bảo vệ ở bất kỳ học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018 Tác giả

Nguyễn Văn Phú

iii

LỜI CÁM ƠN

Trước hết, tôi xin chân thành cám ơn Ban giám đốc Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam, Ban giám đốc Phân viện Chăn nuôi Nam bộ, phòng Thí nghiệm và Phân tích Chăn nuôi, bộ môn Dinh dưỡng và Thức ăn Chăn nuôi, phòng Khoa học và Hợp tác Quốc tế - Phân viện Chăn nuôi Nam bộ, phòng Đào tạo sau đại học – Viện KHKT Nông nghiệp miền Nam đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài nghiên cứu và hoàn thành luận án này

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Lã Văn Kính, người Thầy

đã dành rất nhiều thời gian cùng tâm trí để hướng dẫn tôi về mặt khoa học trong suốt thời gian thực hiện đề tài và góp nhiều ý kiến quý báu giúp tôi hoàn thành nghiên cứu này

Tôi xin chân thành cám ơn ThS Đoàn Vĩnh, chủ trì đề tài cấp Bộ Nông nghiệp và PTNT: “Nghiên cứu nhu cầu năng lượng, axít amin và chế độ nuôi dưỡng của lợn cái hậu bị Yorkshire, Landrace và cái lai LY, YL để nâng cao khả năng sinh sản ở các tỉnh phía Nam (Đông Nam bộ và đồng bằng sông Cửu Long)” Xin cám

ơn Ban lãnh đạo Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Chăn nuôi heo Bình Thắng, chủ trại và công nhân Trại chăn nuôi heo Thái Mỹ - Củ Chi, cùng toàn thể các anh chị đồng nghiệp đã tạo điều kiện tốt nhất giúp tôi hoàn thành luận án

Cuối cùng xin dành những tình cảm tốt đẹp nhất để cám ơn vợ, con và gia đình đã chia sẻ, động viên tinh thần, gánh vác công việc giúp tôi vượt qua những khó khăn trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu này

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018

iv

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ii

LỜI CÁM ƠN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ix

DANH MỤC CÁC BẢNG xi

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ, … xiii

MỞ ĐẦU 1

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 3

Mục tiêu: 3

Yêu cầu: 3

3 TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI 3

3.1 Tính mới của đề tài 3

3.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4

Ý nghĩa khoa học: 4

Ý nghĩa thực tiễn: 4

Chương 1 5

TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 5

1.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU 5

1.1.1 Khái niệm, cấu trúc và vai trò của protein trong cơ thể 5

a) Khái niệm và vai trò của protein trong cơ thể 5

b) Cấu trúc của protein 6

1.1.2 Axít amin: khái niệm, cấu trúc, phân loại và vai trò trong cơ thể 8

a) Khái niệm về axít amin 8

v

b) Cấu trúc, thành phần hóa học của axít amin 8

c) Phân loại axít amin 9

1.1.3 Tiêu hóa protein và axít amin 14

a) Axít amin tổng số 14

b) Axít amin tiêu hoá hồi tràng 14

c) Axít amin tiêu hoá hồi tràng tiêu chuẩn (Standardized ileal digestibility-SID) 15

d) Axít amin tiêu hoá hồi tràng biểu kiến (apparent ileal digestibility-AID) 15

e) Axít amin tiêu hóa hồi tràng thực (True ileal digestibility-TID) 16

f) Các yếu tố ảnh hưởng đến tỷ lệ tiêu hoá protein và axít amin ở lợn 17

1.1.4 Nhu cầu protein và axít amin ở lợn thịt 20

a) Nhu cầu protein ở lợn thịt 20

b) Nhu cầu protein thô 23

c) Nhu cầu protein tiêu hoá 24

d) Nhu cầu axít amin ở lợn thịt 26

e) Nhu cầu axít amin tổng số ở lợn 28

f) Nhu cầu axít amin tiêu hoá ở lợn 30

1.1.5 Cơ sở khoa học xác định nhu cầu axít amin 32

a) Cơ sở sinh lý học của việc tính toán nhu cầu axít amin 32

b) Tỷ lệ giữa các axít amin (protein lý tưởng) 32

1.1.5 Vấn đề protein lý tưởng 34

a) Nghiên cứu về protein lý tưởng 34

b) Lợi ích của protein lý tưởng 35

c) Cho ăn khẩu phần protein lý tưởng 36

vi

1.1.6 Các phương pháp nghiên cứu tỷ lệ tiêu hóa axít amin trên lợn 37

a) Tiêu hóa tổng số (phương pháp thu phân) 37

b) Phương pháp thu dịch hồi tràng 38

c) Phương pháp sai biệt 43

d) Phương pháp sử dụng chất chỉ thị 43

e) Phương pháp dự đoán 45

f) Kỹ thuật túi nylon di động - MNBT (Mobile nylon bag technique) 45

g) Sự khác biệt giữa tiêu hóa hồi tràng và tiêu hóa tổng số 46

h) Sự khác biệt giữa phương pháp đo trực tiếp và phương pháp sử dụng chất chỉ thị 48

1.2 MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 49

1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 49

1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 54

Chương 2 57

NỘI DUNG, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP 57

2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 57

2.1.1 Xác định thành phần hóa học và axít amin của một số nguyên liệu phổ biến dùng cho thức ăn chăn nuôi lợn 57

2.1.2 Xác định tỷ lệ tiêu hóa hồi tràng biểu kiến các axít amin của một số nguyên liệu phổ biến dùng cho thức ăn chăn nuôi lợn 57

2.1.3 Xác định mức axít amin tiêu hóa hồi tràng biểu kiến tối ưu cho lợn thịt 57

2.2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 57

2.2.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 57

vii

2.2.2 Đối tượng nghiên cứu 58

a) Các nguyên liệu thức ăn 58

b) Các lợn lai 59

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 59

2.3.1 Xác định thành phần hóa học và axít amin của một số nguyên liệu phổ biến dùng cho thức ăn chăn nuôi lợn 59

2.3.2 Xác định tỷ lệ tiêu hóa hồi tràng các axít amin của một số nguyên liệu dùng cho chăn nuôi lợn 60

2.3.3 Xác định mức axít amin tiêu hóa hồi tràng biểu kiến tối ưu cho lợn thịt 64

Chương 3 70

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 70

3.1 XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN A XÍT AMIN CỦA MỘT SỐ NGUYÊN LIỆU PHỔ BIẾN DÙNG CHO THỨC ĂN CHĂN NUÔI LỢN 70

3.1.1 Thành phần dinh dưỡng của một số loại hạt 70

3.1.2 Thành phần dinh dưỡng của một số loại nguyên liệu phụ phẩm nông nghiệp cung năng lượng 75

Ghi chú: số liệu trình bày trong bảng là X SD 82

3.1.3 Thành phần dinh dưỡng của một số loại nguyên liệu cung protein có nguồn gốc động vật 82

3.1.4 Thành phần dinh dưỡng của một số loại nguyên liệu cung protein có nguồn gốc thực vật 87

3.2 XÁC ĐỊNH TỶ LỆ TIÊU HÓA HỒI TRÀNG BIỂU KIẾN CÁC AXÍT AMIN CỦA MỘT SỐ NGUYÊN LIỆU PHỔ BIẾN DÙNG CHO THỨC ĂN CHĂN NUÔI LỢN 92

3.2.1 Thành phần hoá học của nguyên liệu thí nghiệm 92

viii

3.2.2 Tỷ lệ tiêu hóa protein và các axít amin thiết yếu hồi tràng biểu kiến của một số

loại nguyên liệu cung năng lượng 94

3.2.3 Tỷ lệ tiêu hóa protein và các axít amin thiết yếu hồi tràng biểu kiến của một số loại nguyên liệu cung protein 96

3.3 XÁC ĐỊNH MỨC AXÍT AMIN TIÊU HÓA HỒI TRÀNG BIỂU KIẾN TỐI ƯU CHO LỢN THỊT 99

3.3.1 Ảnh hưởng của các mức axít amin tiêu hóa hồi tràng biểu kiến khác nhau đến khả năng sinh trưởng của lợn thí nghiệm 99

3.3.2 Ảnh hưởng của các mức axít amin THHT BK khác nhau đến khả năng thu nhận và chuyển hóa thức ăn của lợn thí nghiệm 103

4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 107

4.1 KẾT LUẬN 107

4.2 KIẾN NGHỊ 108

CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN 109

TÀI LIỆU THAM KHẢO 110

PHỤ LỤC 131

Xử lý thống kê số liệu Nội dung 3 131

Một số hình ảnh thí nghiệm 158

ix

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AID Apparent ileal digestibility Tiêu hóa hồi tràng biểu kiến BUN Blood urea nitrogen Nồng độ urê trong máu

x

NEAA Nonessential amino acids Axít amin không thiết yếu

xi

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Phân loại các axít amin trên lợn 9

Bảng 1.2 Ảnh hưởng của phương pháp xử lý đến sự hư hại các axít amin 20

Bảng 1.3 Các hệ số theo khối lượng cơ thể lợn 22

Bảng 1.4 Tỷ lệ các axít amin so với lysine cho nhu cầu duy trì ở lợn 26

Bảng 1.5 Tỷ lệ các AA đối với lysine cho nhu cầu tích lũy protein 27

Bảng 1.6 Hàm lượng tổng số của một số axít amin cho lợn thịt 29

Bảng 1.7 Nhu cầu một số axít amin thiết yếu tổng số ở lợn sinh trưởng (%) 30

Bảng 1.8 Nhu cầu axít amin thiết yếu tiêu hoá hồi tràng ở lợn sinh trưởng (%) 31

Bảng 1.9 Tỷ lệ lý tưởng các axít amin đối với lysine cho phát triển protein và tổng hợp mô cơ thể 33

Bảng 1.10 Mẫu “protein lý tưởng” trong khẩu phần của heo sinh trưởng 35

Bảng 1.11 Hệ số tiêu hóa chất hữu cơ và protein thô in vivo và phần mất đi từ túi nylon qua đường tiêu hóa các nguyên liệu thử nghiệm 46

Bảng 1.12 Hệ số tiêu hóa hồi tràng và tiêu hóa tổng số qua phân của axít amin thiết yếu trong khẩu phần cho lợn sinh trưởng (n=30) 47

Bảng 2.1 Các khẩu phần TĂ thí nghiệm cho lợn thịt giai đoạn 1 (20 – 50 kg) 66

Bảng 2.2 Các khẩu phần TĂ thí nghiệm cho lợn thịt giai đoạn 2 (50 kg – xuất chuồng) 67

Bảng 3.1 Thành phần dinh dưỡng của một số loại hạt (kết quả ở trạng thái mẫu) 71

Bảng 3.2 Hàm lượng các axít amin của một số loại hạt (kết quả ở trạng thái mẫu)(g/kg) 73

Bảng 3.3 Tỷ lệ các axít amin so với protein thô của một số loại hạt (%) 74

Bảng 3.4: Thành phần dinh dưỡng của một số loại cám (kết quả ở trạng thái mẫu) 76 Bảng 3.5: Hàm lượng các axít amin của một số loại cám (kết quả ở trạng thái mẫu)(g/kg) 77

xii

Bảng 3.6: Tỷ lệ các axít amin so với protein thô của một số loại cám (%) 78Bảng 3.7: Thành phần dinh dưỡng của bột sắn lát và bã sắn (kết quả ở trạng thái mẫu) 80Bảng 3.8: Hàm lượng các axít amin của bột sắn lát và bã sắn (kết quả ở trạng thái mẫu)(g/kg) 81Bảng 3.9: Tỷ lệ các axít amin so với protein thô của bột sắn lát và bã sắn (%) 82Bảng 3.10: Thành phần hoá học của một số loại nguyên liệu cung protein có nguồn gốc động vật (kết quả ở trạng thái mẫu) 83Bảng 3.11: Hàm lượng các axít amin của một số loại nguyên liệu cung protein có nguồn gốc động vật (kết quả ở trạng thái mẫu)(g/kg) 84Bảng 3.12: Tỷ lệ các axít amin so với protein thô của một số loại nguyên liệu cung protein có nguồn gốc động vật (%) 86Bảng 3.13: Thành phần dinh dưỡng của một số loại nguyên liệu cung protein có nguồn gốc thực vật (kết quả ở trạng thái mẫu) 88Bảng 3.14: Hàm lượng các axít amin của một số loại nguyên liệu cung protein có nguồn gốc thực vật (kết quả ở trạng thái mẫu)(g/kg) 89Bảng 3.15: Tỷ lệ axít amin so với protein thô của một số loại nguyên liệu cung protein có nguồn gốc thực vật (%) 91Bảng 3.16: Hàm lượng protein (%) và các axít amin thiết yếu (g/kg) của khẩu phần

cơ sở và các nguyên liệu thí nghiệm 93Bảng 3.17: Tỷ lệ tiêu hóa protein và các axít amin thiết yếu ở hồi tràng biểu kiến của một số loại nguyên liệu cung năng lượng (%)(n= 4) 95Bảng 3.18: Tỷ lệ tiêu hóa protein và các axít amin thiết yếu hồi tràng biểu kiến của một số loại nguyên liệu cung protein (%)(n= 4) 98Bảng 3.19: Kết quả về sinh trưởng của lợn thí nghiệm 100Bảng 3.20: Kết quả về tiêu tốn và chuyển hóa thức ăn của lợn thí nghiệm 104

xiii

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ, …

Hình 1.2 Các kiểu xoắn trong cấu trúc bậc II của protein 8

Đồ thị 3.1 Tương quan giữa tăng khối lượng cơ thể và các mức AIDAA

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Trong chăn nuôi nói chung và trong chăn nuôi lợn nói riêng thì thức ăn là yếu tố rất quan trọng ảnh hưởng nhiều đến hiệu quả kinh tế chăn nuôi, nó chiếm 70 – 80% giá thành của sản phẩm Nhưng, trong các nguyên liệu tham gia cấu thành nên khẩu phần thức ăn cho lợn thì các nguyên liệu cung protein như: bột cá, bột thịt, bột máu, plasma, các loại khô dầu … đều có giá rất đắt mà đây là nguồn cung cấp chủ yếu protein và các axít amin cho lợn Nếu một khẩu phần không đáp ứng đủ nhu cầu về protein và axít amin sẽ làm giảm khả năng sinh trưởng, phát triển của vật nuôi Ngược lại, nếu khẩu phần dư thừa protein hoặc không cân bằng các axít amin thì sẽ dẫn đến dư thừa một số axít amin và sẽ được chuyển hóa thành năng lượng cho cơ thể hoặc thải ra ngoài qua phân rất lãng phí và gây ô nhiễm môi trường Do đó, vật nuôi chỉ cần một giá trị thực của thức ăn và được cung cấp đủ nhu cầu của chúng để đảm bảo cho sinh trưởng và phát triển bình thường

Giá trị thực của thức ăn chỉ được xác định một cách đầy đủ thông qua qúa trình tiêu hóa, hấp thu của gia súc, do đó tỷ lệ tiêu hóa là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá giá trị dinh dưỡng thức ăn Nhưng, tỷ lệ tiêu hóa không những thay đổi tuỳ theo loại nguyên liệu thức ăn, đối tượng gia súc gia cầm mà còn bị biến động do phương pháp

xử lý, tính toán (McDonald và ctv, 1995)[116] Hiện nay, phương pháp xác định tiêu hóa toàn phần và tiêu hóa hồi tràng được áp dụng phổ biến để đánh giá giá trị dinh dưỡng thức ăn Tuy nhiên, tiêu hóa toàn phần nhất là protein có nhược điểm là không loại trừ được các chất dinh dưỡng có nguồn gốc từ các chất do trao đổi trong đường tiêu hoá như các enzyme, vi sinh vật ruột già và dịch ruột thải ra do đó sẽ ảnh hưởng tới độ chính xác của tỷ lệ tiêu hóa (Grala và ctv, 1994; 1999)[68][69] Phương pháp tiêu hóa hồi tràng sẽ khắc phục được các nhược điểm trên do dưỡng trấp được thu ở hồi tràng mà không qua đoạn ruột già, đồng thời phương pháp này còn chỉ ra mối

tương quan cao giữa sự tiêu hóa và tích lũy các chất dinh dưỡng hơn là tiêu hoá tổng số (McDonald và ctv, 1995)[116]

Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học, khoa học dinh dưỡng vật nuôi

đã có bước phát triển mạnh mẽ Ngày nay, việc cân đối khẩu phần dinh dưỡng không còn dựa vào việc cân bằng năng lượng và protein thô mà đã chuyển sang cân bằng năng lượng với axít amin tổng số, rồi đến axít amin tiêu hóa Vì vậy, nhiều nước phát triển trên thế giới đã đưa vào hệ thống dữ liệu về nhu cầu dinh dưỡng cho gia súc gia cầm ở dạng tiêu hóa hồi tràng thực, hồi tràng biểu kiến hay hồi tràng tiêu chuẩn của các axít amin thiết yếu (NRC, 1998; INRA, 2004)[40][76] Khi xác định giá trị tiêu hoá của nguyên liệu sẽ đánh giá chính xác hơn giá trị protein, axít amin của thức ăn được tiêu hoá cũng như xác định nhu cầu protein và axít amin ở dạng tiêu hoá sẽ cung cấp đầy đủ protein và axít amin cho vật nuôi Với hệ thống đánh giá mới này, nhu cầu của vật nuôi về axít amin thay vì trước đây vẫn được xác định và tính toán dưới dạng tổng

số thì hiện nay đã được xác định và tính toán ở dạng axít amin tiêu hóa

Nghiên cứu về nhu cầu dinh dưỡng và khẩu phần thức ăn cho lợn thịt ở nước ta được thực hiện từ rất sớm (từ thập kỷ 70 của thế kỷ trước) và có khá nhiều công trình nghiên cứu về vấn đề này Nhưng, các nghiên cứu trước đây tập trung chủ yếu về xác định nhu cầu protein thô và axít amin tổng số cho lợn thịt Những nghiên cứu về tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng trên lợn từ trước tới nay rất ít và chủ yếu là ở dạng tiêu hoá toàn phần (Đỗ Văn Quang và ctv, 2000; Trần Quốc Việt và ctv, 2001; Vương Nam Trung, 2010)[44][168][176] Những nghiên cứu về tỷ lệ tiêu hóa hồi tràng của các nguyên liệu còn khá mới mẻ và chỉ có một vài thí nghiệm trên các đối tượng lợn nội hoặc mới chỉ quan tâm tới một vài loại thức ăn cung protein (Ngoan và Lindberg, 2001; Lê Văn Thọ, 2000; Bùi Huy Như Phúc, 2003)[22][96][98] hoặc cả thức ăn cung protein và thức ăn cung năng lượng nhưng rất ít loại nguyên liệu (Lã Văn Kính và ctv, 2002; Ninh Thị Len và ctv, 2010)[93][132] Nghiên cứu về xác định nhu cầu axít amin tiêu hóa hồi tràng biểu kiến cho lợn thịt hiện nay hầu như chưa có công trình nào được

công bố Do đó, nghiên cứu này là cần thiết để đánh giá một cách chính xác hàm lượng tối thiểu các axít amin tiêu hoá cần phải có trong khẩu phần cho lợn thịt từ đó tránh được việc bổ sung dư thừa các axít amin trong khẩu phần gây ô nhiễm môi trường và tăng chi phí thức ăn Hướng nghiên cứu này là mới ở Việt Nam Đồng thời, nó cũng đáp ứng được những yêu cầu ngày càng cao của các nhà chăn nuôi trong công việc lập

khẩu phần tối ưu cho vật nuôi

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

- Phân tích gần đúng thành phần hóa học và các axít amin trong các nguyên liệu

sử dụng phổ biến trong các khẩu phần ăn cho lợn thịt ở Việt Nam

- Đo lường khả năng tiêu hóa hồi tràng biểu kiến của các axít amin của một số loại nguyên liệu thức ăn được sử dụng phổ biến trong chăn nuôi lợn ở Việt Nam

- Thực hiện thí nghiệm xác định nhu cầu các axít amin tiêu hóa hồi tràng biểu kiến tối ưu trong khẩu phần ăn cho lợn thịt một cách chính xác

3 TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI

3.1 Tính mới của đề tài

Đề tài đã cung cấp một hệ thống số liệu về thành phần hóa học, giá trị dinh dưỡng và các axít amin tiêu hóa hồi tràng biểu kiến đầy đủ và được cập nhật mới Nhu

cầu của lợn thịt về axít amin thay vì trước đây vẫn được xác định và tính tóan dưới dạng tổng số thì hiện nay đã được xác định và tính tóan ở dạng axít amin tiêu hóa hồi tràng biểu kiến nên sẽ đáp ứng đầy đủ cho nhu cầu sinh trưởng và phát triển của lợn

Nghiên cứu xác định nhu cầu axít amin tiêu hóa hồi tràng biểu kiến cho lợn thịt lai ba máu ở Việt Nam hiện nay mới chỉ có một số ít công trình được công bố và chỉ thực hiện trên rất ít loại nguyên liệu Do đó nghiên cứu này là mới

3.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học:

- Đề tài đã góp phần cung cấp một bộ số liệu tương đối dầy đủ cả về thành phần hóa học và giá trị tiêu hóa hồi tràng biểu kiến của các axít amin và protein của đa số loại nguyên liệu sử dụng phổ biến trong thức ăn chăn nuôi lợn ở Việt Nam hiện nay

- Xác định được nhu cầu axít amin tiêu hóa hồi tràng biểu kiến của lợn sẽ cho chúng ta biết chính xác lượng axít amin tiêu hóa cần có trong thức ăn từ đó tránh được

sự bổ sung không đúng, thừa hoặc thiếu dẫn đến gây lãng phí mà vẫn không đảm bảo cho sự sinh trưởng tốt nhất của lợn

Ý nghĩa thực tiễn:

Các kết quả nghiên cứu của đề tài dễ dàng được áp dụng vào trong sản xuất và khi được áp dụng rộng rãi trong sản xuất thức ăn chăn nuôi sẽ làm lợi cho ngành chăn nuôi do giảm sự bổ sung các nguyên liệu cung protein từ đó giảm chi phí thức ăn, đồng thời cũng làm giảm ô nhiễm môi trường do giảm sự đào thải nitơ dư thừa

Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU

1.1.1 Khái niệm, cấu trúc và vai trò của protein trong cơ thể

a) Khái niệm và vai trò của protein trong cơ thể

Protein (Hy Lạp: proteios – quan trọng hàng đầu) là một nhóm các hợp chất đại phân tử sinh học, là chất dinh dưỡng cần thiết có vai trò quan trọng trong quá trình sinh học Protein cùng với polysaccharide, lipid và axít nucleic, tạo nên các hợp phần chủ yếu của cơ thể sống, là thành phần trong cấu trúc của tế bào và các enzyme protein, là trung gian gần như tất cả các biến đổi phân tử và phản ứng sinh hóa Myoglobin và hemoglobin vận chuyển oxy trong cơ và máu Immunoglobulin có thể xác định và tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh và virus Myosin và actin là những thành phần của cơ và kiểm soát sự co cơ Axít amin là tiền thân cho tổng hợp các protein cũng như các peptide, hoocmon, chất dẫn truyền thần kinh, purine và các nucleotide pyrimidine, creatine, camitine, porphyrines, polyamines, và oxít nitric trong cơ thể động vật (Wu and Morris, 1998)[183] Tất cả các protein tự nhiên bao gồm 20 α-axít amin, có nhóm amino chính và một nhóm axít cacboxylic đính ở vị trí carbon α Axít amin khác nhau trong cấu trúc của chuỗi bên của chúng Các tế bào động vật không thể sử dụng nitơ vô

cơ như urê hoặc ammonia để tổng hợp các axít amin khi bộ khung cacbon của chúng không có sẵn; do đó các axít amin cần được cung cấp từ nguồn thức ăn Trước đây người ta đã quan sát thấy rằng khi cho ăn khẩu phần có chứa axít amin tinh thể như là nguồn duy nhất của nitơ, lợn con đã tăng cân (Shelton và ctv, 1950, Beeson và ctv,

1951, Mertz và ctv, 1952 Eggert và ctv., 1955, Chung và Baker, 1991)[17][29][49][117][156] và lợn nái có thể duy trì một thai kỳ bình thường trong suốt 84 ngày cuối của thai kỳ (Easter và Baker, 1976)[46] Một cách cụ thể, protein là các polyme được tạo nên từ các trình tự xác định các axít amin kết hợp với nhau bằng

liên kết peptit (CO-NH) Cấu trúc protein của mỗi loài, ngay cả của mỗi mô bào trong cùng một cơ thể cũng khác nhau Sự khác biệt ấy là do số lượng, loại và thứ tự của các axít amin cấu tạo nên protein Chính vì vậy, protein của từng loại thức ăn cũng khác

nhau về thành phần, thứ tự và hàm lượng các axít amin

b) Cấu trúc của protein

Cho đến nay người ta xác định được phân tử protein có 4 bậc cấu trúc sau:

 Cấu trúc bậc 1

Các axít amin nối với nhau bởi liên kết peptit hình thành nên chuỗi polypeptit Đầu mạch polypeptit là nhóm amin của axít amin thứ nhất và cuối mạch là nhóm cacboxyl của axít amin cuối cùng Cấu trúc bậc một của protein thực chất là trình tự sắp xếp của các axít amin trên chuỗi polypeptit Cấu trúc bậc một của protein có vai trò tối quan trọng vì trình tự các axít amin trên chuỗi polypeptit sẽ thể hiện tương tác giữa các phần trong chuỗi polypeptit, từ đó tạo nên hình dạng lập thể của protein và do đó quyết định tính chất cũng như vai trò của protein Sự sai lệch trong trình tự sắp xếp của các axít amin có thể dẫn đến sự biến đổi cấu trúc và tính chất của protein

 Cấu trúc bậc 2

Là sự sắp xếp đều đặn các chuỗi polypeptit trong không gian Chuỗi polypeptit thường không ở dạng thẳng mà xoắn lại tạo nên cấu trúc xoắn α và cấu trúc nếp gấp β, được cố định bởi các liên kết hydro giữa những axít amin ở gần nhau Các protein sợi như keratin, collagen (có trong lông, tóc, móng, sừng) gồm nhiều xoắn α, trong khi các protein cầu có nhiều nếp gấp β hơn

Hình 1.1 Cấu trúc xoắn alpha của protein A: mô hình giản lược, B: mô hình

phân tử, C: nhìn từ đỉnh, D: mô hình không gian (Nguồn: info.net/vn/protein/structure.htm )

http://www.food-Hình 1.2 Các kiểu xoắn trong cấu trúc bậc II của protein

 Cấu trúc bậc 3

Các xoắn α và phiến gấp nếp β có thể cuộn lại với nhau thành từng búi có hình dạng lập thể đặc trưng cho từng loại protein Cấu trúc không gian này có vai trò quyết định đối với hoạt tính và chức năng của protein Cấu trúc này lại đặc biệt phụ thuộc vào tính chất của nhóm -R trong các mạch polypeptit Chẳng hạn nhóm -R của cystein

có khả năng tạo cầu disulfur (-S-S-), nhóm -R của prolin cản trở việc hình thành xoắn,

từ đó vị trí của chúng sẽ xác định điểm gấp, hay những nhóm -R ưa nước thì nằm phía ngoài phân tử, còn các nhóm kỵ nước thì chui vào bên trong phân tử Các liên kết yếu hơn như liên kết hydro hay điện hóa trị có ở giữa các nhóm -R có điện tích trái dấu

 Cấu trúc bậc 4

Khi protein có nhiều chuỗi polypeptit phối hợp với nhau thì tạo nên cấu trúc bậc bốn của protein Các chuỗi polypeptit liên kết với nhau nhờ các liên kết yếu như liên kết hydro

1.1.2 Axít amin: khái niệm, cấu trúc, phân loại và vai trò trong cơ thể

a) Khái niệm về axít amin

Axít amin là chất hữu cơ mà phân tử chứa ít nhất một nhóm carboxyl (-COOH)

và ít nhất một nhóm amin (-NH2), trừ prolin chỉ có nhóm NH (thực chất là một imino axít) Trong phân tử các axít amin tồn tại trong tự nhiên, các nhóm -COOH và -NH2

đều gắn với carbon ở vị trí α Hầu hết các axít amin thu nhận được khi thuỷ phân protein đều ở dạng L-α Như vậy các axít amin chỉ khác nhau ở mạch nhánh (được ký hiệu là R) Công thức chung của các axít amin là: (H2N)x – R – (COOH)y

b) Cấu trúc, thành phần hóa học của axít amin

- Trong phân tử axít amin, nhóm NH2 và nhóm COOH tương tác với nhau tạo ion lưỡng cực Vì vậy axít amin kết tinh tồn tại ở dạng ion lưỡng cực

- Trong dung dịch, dạng ion lưỡng cực chuyển một phần nhỏ thành dạng phân tử

c) Phân loại axít amin

 Axít amin thiết yếu và không thiết yếu

Động vật có thể tổng hợp một số axít amin bằng cách chuyển các nhóm amin (có nguồn gốc từ các axít amin khác) sang các bộ khung cacbon (có nguồn gốc từ glucoza và các axít amin khác) Các axít amin có thể được tổng hợp bởi cơ thể động vật được phân loại là các axít amin không thiết yếu (NEAA) Ngược lại, các axít amin không thể tổng hợp được bởi cơ thể động vật hoặc số lượng hoặc tốc độ tổng hợp không thể đáp ứng nhu cầu sinh trưởng và sinh sản của động vật, được phân loại là các axít amin thiết yếu (EAA) Các nguồn protein khác nhau có cấu trúc và thành phần axít amin khác nhau Một số protein thiếu các axít amin đặc biệt; ví dụ, zein có rất ít lysine Nói chung, tỷ lệ axít amin trong một protein không phù hợp với nhu cầu của động vật Việc thiếu một hoặc nhiều axít amin thiết yếu sẽ làm giảm việc sử dụng các axít amin thiết yếu khác, được gọi là các axít amin giới hạn

Bảng 1.1 Phân loại các axít amin trên lợn

Axít amin thiết yếu Axít amin bán thiết yếu Axít amin không thiết yếu

 Axít amin giới hạn

“Axít amin giới hạn" là những axít amin thiết yếu mà chúng có mặt trong khẩu phần ăn với mật độ thấp hơn nhu cầu cần phải có để gia súc phát triển tối đa và đạt được kết qủa nuôi dưỡng tốt nhất Có thể có một hay nhiều axít amin giới hạn Trong khẩu phần cho lợn với thức ăn cơ sở chủ yếu là ngô, đậu tương thì lysine là axít amin giới hạn thứ nhất, threonine là axít amin giới hạn thứ 2 và methionine là axít amin giới hạn thứ 3 Như vậy nếu các axít amin giới hạn được bổ sung thì giá trị protein trong khẩu phần sẽ được cải thiện Điều này có nghĩa là các axít amin giới hạn sẽ hạn chế việc sử dụng các axít amin khác và làm cho các axít amin này sẽ không được sử dụng

Tỷ lệ a xít amin theo nhu cầu gia súc

Axít amin nào có P thấp nhất là axít amin giới hạn thứ nhất

Trong các nguyên liệu thức ăn hay dùng cho lợn thì lysine thường là axít amin giới hạn thứ nhất, methionine là axít amin giới hạn thứ hai và threonine là axít amin giới hạn thứ ba

 Vai trò của các axít amin trong cơ thể

- Lysine: là axít amin giới hạn thứ nhất trong khẩu phần ăn cho lợn, nó quyết định mức độ tổng hợp protein của gia súc Trong phân tử, lysine có 2 nhóm amin (-NH2) và một nhóm axít (-COOH) Khác với những axít amin khác, nó rất trơ trong quá trình trao đổi chất và khi đã bị khử amin hoá, lysine không thể tái tổng hợp được nữa Trong cơ thể gia súc, lysine tham gia vào cấu trúc phân tử của dãy polypeptit, tham gia thực hiện hàng loạt chức năng sinh hoá quan trọng, tạo điều kiện cho vận chuyển canxi vào tế bào Lysine cần thiết cho các hoạt động của hệ thần kinh, hệ sinh dục, tham gia

vào quá trình tổng hợp hemoglobin, tạo sắc tố melanin của lông Lysine còn làm giảm độc tính của gossipol trong khẩu phần ăn có khô dầu bông

Ngoài ra nó còn có tác dụng làm tăng tính thèm ăn, tăng tốc độ sinh trưởng, tăng sức sản xuất trứng, sữa Đối với lợn lớn, thiếu lysine không thể sinh tế bào mới, hiệu quả sử dụng thức ăn giảm, lợn bị ói mửa do lysin tham gia cấu tạo tế bào thần kinh Đối với lợn giống, thiếu lysine làm giảm khả năng sinh sản, tiết sữa, ảnh hưởng đến chất lượng tinh dịch Khi thiếu lysine trong khẩu phẩn làm giảm tính ngon miệng, giảm lượng hồng cầu huyết sắc tố và tốc độ chuyển hoá canxi photpho gây còi xương, con vật kém ăn dẫn đến phá vỡ quá trình trao đổi nitơ, cơ thể suy nhược, lông xù, da khô, giảm năng suất Đặc biệt đối với gia súc non, lysine rất cần thiết vì khi thiếu lysine sẽ làm giảm độ dự trữ kiềm trong máu và nước protein trong huyết thanh (Nguyễn Văn Thưởng, 1992)[130] Nếu lysine quá dư thừa cũng làm giảm tăng khối lượng, giảm sự tích luỹ nitơ, giảm việc sử dụng khoáng trong khẩu phần thức ăn và có thể làm gan tăng lên do tích mỡ

- Methionine: là axít amin thiết yếu thứ hai Trong phân tử methionine chứa một nguyên tử lưu huỳnh và nhóm metyl (- CH3) rất không bền, nhóm này được cơ thể sử dụng để metyl hóa những hợp chất khác Không có hoặc thiếu axít amin này lợn ngừng sinh trưởng, hiệu suất sử dụng thức ăn thấp, thường thấy hiện tượng thiếu máu, tích mỡ

ở gan, làm giảm hoạt động tuyến tụy, cơ bị teo Methionine đóng vai trò quan trọng trong các quá trình biến đổi của nhiều chất, như: protein, chất béo, hocmon, cholesteron, trong hoạt động của hệ thần kinh, trong quá trình chuyển hóa amin hóa và quá trình oxi hóa khử ở các mô của cơ thể Trong cơ thể động vật, methionine có liên quan chặt chẽ với sự tạo thành và trao đổi colin, vitamin B12 và axít folic Cùng với những chất này, methionine làm tăng khả năng sử dụng chất béo trong khẩu phần thức

ăn của động vật Nhu cầu methionine ở động vật trưởng thành cao hơn so với động vật còn non, có thể là sự liên quan với sự phát triển của lông (ở lông chứa rất nhiều lưu huỳnh) Trong khẩu phần của lợn con sẽ thiếu methionine khi giảm lượng protein có

nguồn gốc động vật Nếu trong khẩu phần có vitamin B12 sẽ làm giảm nhu cầu của methionine Trường hợp thiếu methionine và cystine trong thức ăn sẽ rối loạn dinh dưỡng ở gan lợn, nếu thêm hai axít amin đó vào khẩu phần, cũng như vitamin E sẽ loại trừ được hiện tượng kể trên Việc dư thừa methionine trong khẩu phần thức ăn sẽ làm giảm khá nhiều tốc độ sinh trưởng của động vật Trong trường hợp này methionine được xem như là một chất độc (ngoài tác dụng làm giảm tốc độ sinh trưởng còn làm thay đổi bệnh lý của lá lách, tuyến tụy, gan, thận, ruột non) Bổ sung methionine và lysine vào khẩu phần thức ăn là ngô và khô đậu tương có tổng hàm lượng protein khác nhau (12; 14 và 16 %) cho hiệu quả tăng khối lượng của lợn cai sữa khá cao, đặc biệt là khẩu phần có 12 -14 % protein Ở khẩu phần 14 % thêm 0,0375 % methionine thì tăng khối lượng và tiêu tốn thức ăn trên 1 kg tăng khối lượng là 762,7 g/ngày và 3,09 kg thức ăn; thêm 0,075% methionine và 0,15% lysine vào khẩu phần 12% protein thì các chỉ tiêu trên là 731 g/ngày và 3,15 kg thức ăn Bổ sung đồng thời hai axít amin này vào thức ăn sẽ làm tăng sự đồng hóa nitơ và nâng cao hàm lượng thịt trong cơ thể lợn Có đầy đủ methionine trong khẩu phần còn giúp cho cơ thể khắc phục tình trạng thiếu cholin và thúc đẩy sự tổng hợp chất này (Lương Đức Phẩm, 1982)[109]

- Threonine: là axít amin giới hạn thứ ba trong khẩu phần ăn cho lợn, đây là một axít amin không thể thay thế trong cơ thể tham gia gián tiếp hàng loạt biến đổi liên quan đến glycine Threonine được dùng để tổng hợp axít béo và gluxit Khi khẩu phần thức ăn không đủ threonine, gan sẽ bị mỡ hoá, động vật bị sụt cân Khi thiếu cả threonine và tryptophan trong thức ăn, động vật sẽ bị mỡ hoá ở gan giống như trường hợp thiếu threonine

- Tryptophan: là axít amin thứ tư thường thiếu trong khẩu phần thức ăn của lợn Thiếu axít amin này đặc biệt là trường hợp thiếu kéo dài thì lợn sẽ giảm thể trọng, tiêu hóa thức ăn kém, tăng tuyến giáp trạng, bị đục thủy tinh của mắt, teo buồng trứng và tinh hoàn, bị rụng lông Những lợn trong độ tuổi phát triển rất nhạy cảm với sự thiếu

hụt tryptophan Sự trao đổi tryptophan có liên quan mật thiết với các vitamin B12 và B6, trong gan nếu thiếu vitamin B12, sẽ giảm hoạt tính của các enzyme

Bên cạnh 4 axít amin thường thiếu trong thức ăn của lợn vừa nói ở trên, thì các axít amin không thể thay thế còn lại cũng có vai trò hết sức quan trong đối với cơ thể,

đó là:

- Leucine: Là một axít amin không thể thay thế, cần thiết để xây dựng protein

mô, cần thiết cho hoạt động của tuyến tụy, khi bổ sung đầy đủ nhu cầu leucine cho cơ thể động vật sẽ kích thích hoạt động của hệ tuần hoàn, tuy nhiên nếu chúng ta cung cấp

dư thừa leucine trong khẩu phần thức ăn làm cho cơ thể động vật ngừng lớn

- Isoleucine: Khi có axít amin không thể thay thế này trong cơ thể sẽ tạo thành glucogen và các chất khác nữa Trong khẩu phần thức ăn không có isoleucine thì mức các axít amin tự do trong các mô của gà con sẽ bị thay đổi nhanh chóng và gà sẽ bị chết Trong trường hợp axít amin này không đủ trong khẩu phần, động vật sẽ sụt cân khá nhanh

- Phenylalanine: Trong cơ thể phenylalanine là một axít amin không thể thay thế, biến đổi và tạo thành các hợp chất khác trong quá trình trao đổi chất Trong khẩu phần không đủ phenylalanine thì lợn sẽ sút cân và tăng chi phí về thức ăn

- Valine: Valine rất cần thiết đối với hoạt động bình thường của hệ thần kinh Khi không đủ valine trong khẩu phần thức ăn, động vật sẽ giảm thể trọng, rối loạn phối hợp các chuyển động, bắp thịt bị yếu đi

- Arginine: Axít amin này có trong các protein kiềm tính với một lượng khá lớn, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành urê Trong cơ thể arginine sẽ biến thành ocnitin, mà ocnitin có tác dụng rất lớn trong quá trình tổng hợp urê Arginine có tác dụng dương tính trong chăn nuôi gia cầm rõ rệt Gà con hầu như không tổng hợp được arginine Axít amin này có ảnh hưởng đến việc hấp thụ canxi, cùng với glysine cũng có

ảnh hưởng đến sự phát triển lông ở gia cầm

1.1.3 Tiêu hóa protein và axít amin

a) Axít amin tổng số

Axít amin tổng số là tổng các axít amin có trong thành phần của protein của các nguyên liệu và các axít amin tự do có trong khẩu phần ăn của động vật Nhưng lượng axít amin này con vật sẽ không hấp thu được 100% mà nó còn phụ thuộc vào khả năng tiêu hoá, khả năng hấp thu, giá trị sinh học cũng như mức độ hữu dụng của các axít amin Trong phần lớn khẩu phần cho lợn, các axít amin đều có một tỷ lệ không có giá trị sinh học đối với lợn Đó là do hầu hết các protein đều không được tiêu hóa hoàn toàn, và các axít amin cũng không được hấp thu hoàn toàn, hơn nữa, không phải tất cả các axít amin đã hấp thu đều ở dạng dễ chuyển hóa Các khẩu phần khác nhau nhiều về các tỷ lệ axít amin thì có giá trị sinh học khác nhau Các axít amin trong một vài protein, như sữa, có giá trị sinh học gần như hoàn hảo, trong khi ở một số hạt thực vật, lại có giá trị sinh học thấp hơn nhiều (Southern, 1991)[159] Vì vậy, biểu thị nhu cầu axít amin ở dạng nhu cầu giá trị sinh học là rất cần thiết

b) Axít amin tiêu hoá hồi tràng

Các giá trị axít amin tiêu hoá hồi tràng được tính bằng cách lấy tổng lượng AA

ăn vào của động vật trừ đi tổng lượng AA trong dịch hồi tràng (Sauer và Ozimek, 1986)[148] Dịch tiêu hóa hồi tràng có chứa AA ngoại sinh không được hấp thu có nguồn gốc từ khẩu phần cũng như AA có nguồn gốc nội sinh, thường được gọi là mất mát AA nội sinh ở hồi tràng (IAAendo) Những mất mát này biểu hiện các protein tổng hợp nội sinh và các hợp chất chứa AA khác được bài tiết vào ruột non của lợn và không bị tiêu hóa và hấp thu lại trước khi đi đến cuối hồi tràng IAAendo bao gồm IAAendo cơ bản (basal IAAendo) và IAAendo đặc hiệu (specific IAAendo) Do đó, ba nguồn axít amin có trong dịch hồi tràng được thu thập từ lợn là AA khẩu phần không được tiêu hóa, IAAendo cơ bản và IAAendo đặc hiệu

c) Axít amin tiêu hoá hồi tràng tiêu chuẩn (Standardized ileal digestibility-SID)

Là lượng axít amin có trong dịch hồi tràng sau khi đã trừ đi lượng axít amin nội sinh cơ bản trong hồi tràng Bởi vì chỉ có IAAendo cơ bản được trừ đi từ dịch hồi tràng, bất kỳ thành phần nào đặc trưng cho nguyên liệu thức ăn cũng được tính toán, vì vậy các giá trị cho SID khác biệt giữa các nguyên liệu thức ăn gây ra các mức IAAendo khác nhau Cần lưu ý, các giá trị đo của SID bị ảnh hưởng bởi ước tính IAAendo cơ bản, và cũng ảnh hưởng bởi mức thức ăn ăn vào Do đó, các giá trị cho IAAendo cơ bản và các giá trị cho SID nên được đo trong cùng một môi trường và ở động vật ăn xấp xỉ với lượng thức ăn tự do của chúng Ngoài ra, khi sử dụng các giá trị SID trong lập khẩu phần thức ăn, mất mát nội sinh cơ bản phải được coi là một phần của nhu cầu AA của động vật

Công thức xác định tỷ lệ axít amin tiêu hóa tiêu chuẩn (AASID)

d) Axít amin tiêu hoá hồi tràng biểu kiến (apparent ileal digestibility-AID)

Tỷ lệ axít amin tiêu hóa hồi tràng biểu kiến là sự khác biệt tính theo phần trăm giữa lượng axít amin ăn vào và lượng axít amin thải ra trong dịch hồi tràng so với

lượng axít amin ăn vào (Low, 1982; Sauer và Ozimek, 1986)[107][148]

Công thức xác định tỷ lệ axít amin tiêu hóa hồi tràng biểu kiến (AAAID)

(Lượng AA ăn vào – Lượng AA hồi tràng)

AAAID (%) = - x 100

Lượng AA ăn vào

∑AA ăn vào - (∑AA hồi tràng - ∑AA nội sinh cơ bản)

AASID (%) = - x 100

∑AA ăn vào

Hoặc:

Từ "Biểu kiến" được sử dụng để phản ánh rằng cả AA khẩu phần không được tiêu hóa và mất mát AA nội sinh hồi tràng (IAAendo) đóng góp vào tổng lượng AA có trong dịch hồi tràng Do đó, giá trị của AID cho thấy sự biến mất thuần của AA từ đường tiêu hóa tới cuối hồi tràng Mối quan tâm lớn nhất của việc sử dụng AID là giá trị của AID thu được trong các nguyên liệu thức ăn riêng lẻ không phải lúc nào cũng phụ thuộc vào khẩu phần hỗn hợp (Stein và ctv, 2005)[163] Điều này thể hiện một vấn

đề lớn trong việc lập khẩu phần thực tế bởi vì bổ sung các giá trị cho các nguyên liệu thức ăn riêng lẻ là cần thiết để dự đoán chính xác hiệu quả sinh trưởng trong hệ thống chăn nuôi lợn Lý do chính cho sự thiếu bổ sung này là mối quan hệ không tuyến tính giữa mức AA khẩu phần và AID quan sát, ví dụ khi thay đổi hàm lượng của một nguyên liệu thức ăn thử nghiệm trong khẩu phần cơ bản không chứa nitơ (Fan và ctv, 1995)[55] Sự thiếu bổ sung này có thể khắc phục một phần bằng cách hiệu chỉnh AA hồi tràng cho IAAendo cơ bản được tạo ra bởi thành phần không chứa N trong khẩu phần thử nghiệm được sử dụng trong nghiên cứu tiêu hóa (IRNA-AFZ, 2004)[76]

e) Axít amin tiêu hóa hồi tràng thực (True ileal digestibility-TID)

Tỷ lệ axít amin tiêu hóa thực là sự khác biệt tính theo phần trăm giữa lượng axít amin ăn vào và lượng axít amin thải ra, sau khi đã loại bỏ lượng axít amin trao đổi của

cơ thể so với lượng axít amin ăn vào (Low, 1982; Sauer và Ozimek, 1986)[107][148]

Công thức xác định tỷ lệ axít amin tiêu hóa thực (TID)

Lượng AA ăn vào – (Lượng AA hồi tràng – Lượng AA trao đổi)

TID (%) = - x 100 Lượng AA ăn vào

Lượng AA tiêu hóa biểu kiến

AAAID (%) = - x 100

Lượng AA ăn vào

Hoặc:

Chủ yếu do sự khó khăn của việc đo chính xác tổng IAAendo, giá trị TID cho các nguyên liệu thức ăn hiếm khi có sẵn Ngoài ra, do tổng IAAendo được trừ đi từ dòng chảy hồi tràng, giá trị của TID không phân biệt giữa các nguyên liệu thức ăn cái gây ra các mức khác nhau của IAAendo cụ thể Do đó, giá trị của TID không dự đoán

số lượng AA có sẵn cho tổng hợp protein ở con vật và không nên sử dụng giá trị TID trong xây dựng khẩu phần thực tế, trừ khi những ảnh hưởng khẩu phần đối với IAAendo cụ thể được coi là một phần của nhu cầu về AA của động vật (Stein và ctv, 2007)[164]

f) Các yếu tố ảnh hưởng đến tỷ lệ tiêu hoá protein và axít amin ở lợn

Tỷ lệ tiêu hóa chất dinh dưỡng ở lợn có thể bị ảnh hưởng bởi đặc tính của thức

ăn (thành phần hoá học và chế biến), bởi các yếu tố động vật (khối lượng cơ thể, giới tính, giai đoạn sinh lý và kiểu gen) và bởi các quy trình thí nghiệm (phương pháp đo lường và mức độ cho ăn)

- Ảnh hưởng của khối lượng cơ thể và giai đoạn phát triển đến tỷ lệ tiêu hoá protein và axít amin ở lợn

Khối lượng cơ thể lợn có ảnh hưởng đến khả năng tiêu hoá các chất dinh dưỡng

ở lợn Kết quả trong các tài liệu cho thấy tiêu hóa tổng số của năng lượng và chất dinh dưỡng trong khầu phần ở lợn đang sinh trưởng gia tăng khi khối lượng cơ thể tăng (Cunningham và ctv, 1962)[41] Sự khác biệt rõ rệt đã được quan sát thấy khi so sánh tiêu hóa tổng số ở lợn đang sinh trưởng và lợn nái (Fernández và ctv, 1986; Noblet và Shi, 1993; Etienne và ctv, 1997)[51][56][135] Stein và ctv (1999)[162] nhận thấy

Lượng AA tiêu hóa thực

TID (%) = - x 100

Lượng AA ăn vào

rằng, với một số ngoại lệ, không có sự khác biệt về khả năng tiêu hoá giữa lợn đang phát triển và lợn nái đang cho con bú Lợn nái mang thai có SID của các axít amin, ngoại trừ tryptophan và aspartate, cao hơn so với lợn đang sinh trưởng Tương tự, SID của hầu hết các axít amin quan sát được ở nái mang thai cao hơn ở lợn nái đang tiết sữa

Theo Nitrayová và ctv (2006, 2013)[133][134], tỷ lệ tiêu hóa ở lợn đang sinh trưởng cao hơn so với lợn con, sự khác biệt là khoảng 7% (P <0,01) Khả năng tiêu hóa của tất cả các axít amin riêng biệt ở lợn đang sinh trưởng cao hơn so với ở lợn con, ngoại trừ methionine và phenylalanine Trong các axít amin thiết yếu, ảnh hưởng của khối lượng cơ thể là có ý nghĩa (P <0,05) đối với arginine, leucine, lysine, threonine và valine Yếu tố cá thể lợn có ảnh hưởng có ý nghĩa (P <0,05) đối với khả năng tiêu hóa của tất cả các axít amin ngoại trừ glycine, phenylalanine, tyrosine và proline Tiêu hóa hồi tràng biểu kiến của các axít amin và nitơ tổng tăng lên cùng với sự gia tăng khối lượng cơ thể và những con vật tiêu hóa protein tốt khi còn nhỏ vẫn giữ được khả năng

đó của chúng trong quá trình tăng trưởng tiếp theo

Khả năng tiêu hóa protein của lợn tăng theo tuổi được cho là do hoạt động của

vi khuẩn ở kết tràng cao hơn ở các động vật già hơn (Shi và Noblet, 1993)[158] Càng lâu thời gian vận chuyển dịch tiêu hoá dọc theo ruột non ở lợn già hơn, càng tăng tỷ lệ tiết ra hoặc hoạt động của các enzyme tiêu hoá hoặc giảm tương đối các mất mát AA nội sinh đối với tuổi tăng lên hơn là các yếu tố khác có liên quan đến quá trình tiêu hoá

và hấp thu protein Leterme và Théwis (2004)[102] đã nghiên cứu tác động của khối lượng cơ thể của lợn lên dòng chảy hồi tràng của AA nội sinh và thấy rằng lợn con thải trừ nitơ nội sinh nhiều hơn lợn lớn (thể hiện trên mỗi kg vật chất khô ăn vào) Điều này

có nghĩa là khả năng tiêu hóa hồi tràng biểu kiến ở lợn con có thể thấp hơn trong khi tỷ

lệ tiêu hóa thực, được hiệu chỉnh đối với những mất mát nội sinh, có thể tương đương với ở lợn lớn

- Ảnh hưởng của hàm lượng xơ trong khẩu phần

Hàm lượng xơ trong khẩu phần đã làm giảm AID (Mosenthin và ctv, 1994, Lenis và ctv, 1996)[101][120], nhưng trong các thí nghiệm khác, lại có kết quả không

có ảnh hưởng của việc bổ sung chất xơ (Sauer và ctv, 1991, Li ctv, 1994)[106][145]

Lý do cho sự bất đồng này có thể là các nguồn xơ khác nhau đã được sử dụng Mosenthin và ctv (1994) đã sử dụng pectin trong khẩu phần, trong khi các nguồn xenlulose được sử dụng trong các thí nghiệm khác Các xơ hòa tan như pectin thường làm giảm khả năng tiêu hóa chất dinh dưỡng trong ruột non, nhưng các xơ không hòa tan chỉ có một ảnh hưởng nhỏ đến sự hấp thu chất dinh dưỡng ở cuối hồi tràng (Eggum, 1995)[50] Lý do giảm AID trong khẩu phần có chứa xơ hòa tan có thể là sự mất mát nội sinh của các axít amin và đường amino tăng lên khi tăng hàm lượng chất

xơ (Schultze và ctv, 1994, Seve và ctv, 1994, Schultze và ctv, 1995)[151][152][154] Nguồn chất xơ cũng đã được chứng minh có ảnh hưởng đáng kể đến các mất mát nội sinh của axít amin (Leterme ctv, 1996c)[105] cũng như độ nhớt của chất xơ (Larsen và ctv, 1993)[95] Trong một thí nghiệm liên quan đến ba nguồn chất xơ không hòa tan, Mariscal-Landin và ctv (1995)[112] nhận thấy rằng các mất mát nội sinh của axít amin

bị ảnh hưởng bởi mức xơ khẩu phần đến khoảng 4% xơ được đưa vào Ở mức xơ cao hơn, không có sự gia tăng thêm về mất mát nội sinh Các quan sát tương tự đã được thực hiện trong các thí nghiệm khác (de Lange và ctv, 1989; Leterme và ctv, 1992)[42][103]

- Ảnh hưởng của kỹ thuật chế biến nguyên liệu và thức ăn

Kỹ thuật chế biến được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thức ăn Các thức ăn có chứa protein và thức ăn hỗn hợp thường được xử lý bằng hơi nước và nhiệt độ Các protein và axít amin thường bị hư hại do nhiệt trong quá trình chế biến và làm giảm tỷ

lệ tiêu hoá (giảm sự hữu dụng) ở lợn Điều này là do khi xử lý đã xảy ra các phản ứng hoá học như: phản ứng Maillard, racemic hoá, phản ứng phân giải, liên kết chéo, … Việc đo axít amin tiêu hóa hồi tràng cho phép đánh giá tốt hơn các axít amin hữu dụng

đối với động vật so với hàm lượng tổng số hoặc tiêu hóa phân Tuy nhiên, hư hại do nhiệt có thể xảy ra đối với một axít amin trong quá trình chế biến không được đo chính xác bởi kỹ thuật tiêu hoá hồi tràng vì mặc dù axít amin có thể được hấp thu nhưng nó không thể góp phần tạo ra các phản ứng trao đổi chất do hư hại về cấu trúc Sự mất đi khả năng tham gia vào quá trình trao đổi chất này chỉ có thể được ước lượng bằng cách

đo các axít amin hoạt động sinh lý

Bảng 1.2 Ảnh hưởng của phương pháp xử lý đến sự hư hại các axít amin

Tiến trình Phản ứng Các axít amin bị ảnh hưởng

Xử lý nhiệt

(sấy, rang, nướng)

Maillard Racemic hoá Phân giải Liên kết chéo

Lysine

Chiết xuất protein Phản ứng Protein

-polyphenol

Lysine, Methionine, Cysteine, Tryptophan

Xử lý Alkaline

Racemic hoá Phân giải Liên kết chéo

Lysine, Methionine, Cysteine, Phenylalanine, Histidine, Tryptophan Bảo quản (Hình thành

peroxide) Oxy hoá sản phẩm và

axít amin

Lysine, Methionine, Cysteine, Tryptophan

1.1.4 Nhu cầu protein và axít amin ở lợn thịt

a) Nhu cầu protein ở lợn thịt

Để lợn sinh trưởng và phát triển bình thường thì chúng ta phải cung cấp đủ nhu cầu protein cho con vật Nhu cầu đó bao gồm: nhu cầu cho sự duy trì cơ thể và nhu cầu cho sinh trưởng tích luỹ thịt nạc của cơ thể

Nhu cầu protein: Pr = Prdt + Prtt

Pr: là nhu cầu protein

Prdt: là nhu cầu protein cho duy trì

Prtt: là nhu cầu protein cho tăng khối lượng

+ Nhu cầu protein cho duy trì:

Nhu cầu duy trì là nhu cầu cần cung cấp đủ lượng protein ở mức thấp nhất đáp ứng đủ cho duy trì sự sống cơ bản của cơ thể mà không có bất cứ các hoạt động nào khác như: sản xuất, tăng khối lượng, làm việc, không phối giống, không tiết sữa… Nói chung quá trình trao đổi protein (nitơ) của con vật ở trạng thái cân bằng Nhu cầu protein cho duy trì phát sinh từ sự cần thiết phải được bổ sung do mất mát nội sinh từ

mô ruột, từ da, và trong nước tiểu Những điều này có thể được biểu hiện bằng các lượng axít amin cân bằng theo cách cần thiết để bổ sung cho sự mất mát Sự cân bằng này được gọi là protein lý tưởng và liên quan chặt chẽ tới thành phần axít amin của mô

bị mất đi nhưng cũng có tính đến hiệu quả khác nhau giữa các axít amin trong quá trình bài tiết hoặc thay thế chúng (ARC, 1981; Riis 1983a)[3][142] Tổng mất mát bao gồm tổng các mất mát từ ruột, da và trong nước tiểu Khoảng 100 đến 350 g protein nội sinh

có thể đi vào ruột hàng ngày của lợn đang phát triển và khoảng từ 0,2 đến 0,3g có thể thoát khỏi sự tái hấp thu Các yếu tố ảnh hưởng đến sự mất mát cuối cùng của protein nội sinh từ ruột được đánh giá lại bởi Nyachoti và ctv (1997)[138] Theo Moughan (1999)[124], mất mát từ bề mặt ruột phát sinh do sự đi qua của thức ăn và thoát khỏi sự tái hấp thu khoảng 20 g protein/kg vật chất khô ăn vào Giá trị này cũng được khẳng định bởi Mosenthin và ctv (2000)[121] và đánh giá của Black (2000)[20] Fan và ctv (1995a)[54] đề nghị một khoảng từ 10 đến 30 g protein nội sinh thoát ra từ ruột hồi/kg vật chất khô (DM) ăn vào Nyachoti và ctv (1997)[138] cho biết giá trị từ 12 đến 52 g/kg vật chất khô khẩu phần ăn vào Với khẩu phần bán tổng hợp Tullis và ctv (1986)[170] ghi nhận một giá trị thấp hơn 8,1 g Moughan (1999)[124] đã tính toán được protein nội sinh mất đi mỗi ngày 0,57 g /W0,75, và mất mát từ bề mặt bên ngoài của lợn dưới dạng da và lông khoảng 0,1g protein/W0,75

(Moughan, 1989)[122] trong

đó W là khối lượng cơ thể sống (kg) Mất mát protein qua nước tiểu là khoảng 0,89 g protein/W0,75 (Moughan, 1999)[124] Còn Whittemore và ctv (1978)[181] và Tullis và ctv (1986)[170] đo được lần lượt là 3,90 và 3,96 g nitơ bị mất trong nước tiểu của lợn

50 kg duy trì ở trạng thái cân bằng nitơ Điều này tương đương với sự mất đi của 1,31

g protein/W0,75 Protein nội sinh mất đi ở mức cao là methionine, cysteine và threonine,

và điều này cho thấy một tỷ lệ lớn hơn của các axít amin này trong nhu cầu protein cho duy trì (Boisen và ctv, 2000)[21]

Theo Vũ Duy Giảng và ctv (1999)[175] và Võ Trọng Hốt (2000)[174] nguời ta uớc tính khoảng 15% khối luợng cơ thể lợn là protein, trong đó 6 - 13% có thể tham gia vào sự chu chuyển protein hàng ngày để duy trì và có khoảng 6% protein trong cơ thể bị mất đi Do vậy nhu cầu protein cho duy trì có tuơng quan với khối luợng cơ thể theo phuơng trình :

Prdt = a * W

Trong đó: W là khối lượng cơ thể lợn; a là hệ số

Bảng 1.3 Các hệ số theo khối lượng cơ thể lợn

Khối lượng lợn (kg) Hệ số a Khối lượng lợn (kg) Hệ số a

(Nguồn : Vũ Duy Giảng và ctv, 1999 ; Võ Trọng Hốt, 2000)[174][175]

+ Nhu cầu protein cho tăng khối lượng

Trong các tổ chức nạc, protein chiếm tỷ lệ 22% vì vậy từ sự tăng khối lượng hằng ngày của lợn ta có thể xác định đuợc nhu cầu protein cho tăng khối lượng

Prtt = P x 0,22

P: tăng khối lượng phần nạc tính bằng g

Nhu cầu protein của con vật, ngoài việc phụ thuộc vào khối lượng thì nó còn phụ phuộc vào giá trị sinh vật học và tỷ lệ tiêu hoá của protein Khi giá trị sinh vật học

và tỷ lệ tiêu hoá thấp thì nhu cầu protein càng cao Vì vậy khi bổ sung protein cho lợn

ta phải chú ý đến chất lượng protein, đặc biệt phải đảm bảo nhu cầu của lợn về các axít amin thiết yếu như lysin, methionine và tryptophan

b) Nhu cầu protein thô

Protein thô là lượng protein tổng số của thức ăn Nhu cầu protein thô của động vật là tổng hàm lượng protein (N x 6,25) cần cung cấp từ thức ăn để con vật đảm bảo

đủ nhu cầu protein cho duy trì và phát triển cơ thể Lượng protein này chưa tính đến khả năng tiêu hoá protein của động vật, giá trị sinh học của protein, …

Theo TCVN năm 2007[166] thì hàm lượng protein thô trong thức ăn cho lợn giai đoạn khởi động (starter), giai đoạn lợn choai (grower) và giai đoạn vỗ béo (finisher) không nhỏ hơn lần lượt là 16; 14 và 12% Còn theo NRC (1998)[40] thì nhu cầu protein thô trong thức ăn cho lợn thịt giai đoạn 20 – 50 kg là 18%, 50 – 80 kg là 15,5% và 80 – 120 kg là 13,2% Małgorzata và Andrzej (2011)[111] đã thực hiện thí

nghiệm đánh giá ảnh hưởng của nồng độ protein trong khẩu phần ăn của lợn thịt đến

năng suất tăng trưởng, lượng nitơ thải ra và giá trị thịt xẻ trên lai cao sản (Polish Large

White × Polish Landrace) - (Hampshire × Pietrain) có khối lượng ban đầu 35kg Lô đối

chứng cho ăn với khẩu phần protein thô được đề xuất bằng các tiêu chuẩn cho ăn lợn 17% đối với giai đoạn sinh trưởng và 15% đối với giai đoạn kết thúc Trong các lô thí nghiệm (I và II), mức protein đã giảm khoảng 10 hoặc 20% tương ứng Kết quả, không

có ảnh hưởng đáng kể đến lượng thức ăn ăn vào, tăng khối lượng và sử dụng thức ăn Việc giảm nồng độ protein thô trong khẩu phần thí nghiệm không ảnh hưởng đến tỷ lệ thịt xẻ nhưng trong nhóm II đã có xu hướng tăng (P = 0,064) độ dày mỡ lưng và giảm

tỷ lệ nạc trong thịt xẻ Giảm hàm lượng protein trong khẩu phần ăn của lợn từ 170 và

150 g/kg xuống 136 g và 115 g/kg trong khẩu phần giai đoạn sinh trưởng và kết thúc tương ứng, nhưng bổ sung các axít amin tổng hợp, không ảnh hưởng xấu đến kết quả sản xuất, nhưng giảm phát thải nitơ ra môi trường và chi phí thức ăn

Tuy nhiên, hệ số chuyển hoá thức ăn và tốc độ tăng trưởng của lợn cho ăn không bị ảnh hưởng đáng kể bởi hàm lượng protein khẩu phần hoặc hàm lượng nitơ không cần thiết khi axít amin thiết yếu được duy trì đủ để đáp ứng các nhu cầu (Wahlstrom và Libal, 1974; Bereskin và ctv, 1976; Sharda và ctv, 1976, Easter và Baker, 1980, Noblet và ctv, 1987, Stahly và ctv, 1981, Asche và ctv, 1985)[5][18][47][136][155][161][177] Trong khẩu phần ngô khô đậu tương, protein thô khi giảm xuống 14% và được bổ sung lysine và tryptophan đã đạt được hiệu quả tăng trưởng tương đương với khẩu phần 18% protein thô; khẩu phần 12% protein thô làm giảm hiệu suất sinh trưởng bất kể bổ sung lysine, methionine, threonine và tryptophan (Corley và Easter 1980, 1983)[37][38] Yen và Veum (1982)[185] báo cáo kết quả hiệu quả sinh trưởng tương đương ở lợn giai đoạn khởi động ăn khẩu phần 15% protein thô, khẩu phần dựa trên ngô và khô đậu tương được bổ sung thêm lysine

so với khẩu phần 18% protein thô Còn theo Lã Văn Kính và Vương Nam Trung (2004)[92] nếu trong khẩu phần cân bằng 3 axít amin thiết yếu (lysine, methionine, methionine + cystine) thì mức 17% protein thô trong khẩu phần cho giai đoạn 20 – 50

kg và 14,5% protein thô cho giai đoạn 50 – 90 kg là phù hợp cho lợn ngoại nuôi thịt Nhưng khi cân bằng 5 axít amin thiết yếu (lysine, methionine, methionine + cystine, threonine và tryptophan) thì mức 15,5% protein thô trong khẩu phần cho giai đoạn 20 –

50 kg và 13% protein thô cho giai đoạn 50 – 90 kg là phù hợp

c) Nhu cầu protein tiêu hoá

Nhu cầu protein tiêu hoá là nhu cầu protein đã được tiêu hoá bởi các enzyme trong đường tiêu hoá của động vật, tức là lượng protein có mặt trong ruột non và sẵn sàng để con vật hấp thu Bản chất của nhu cầu protein tiêu hoá là nhu cầu các axít amin tiêu hoá của động vật vì sản phẩm cuối cùng của quá trình tiêu hoá protein trong đường tiêu hoá của động vật là các axít amin và từ các axít amin được tiêu hoá này động vật mới sử dụng làm nguyên liệu để tổng hợp lên protein của cơ thể, động vật không sử dụng trực tiếp protein từ thức ăn để tổng hợp protein của chúng Thông thường để đánh giá khả năng tiêu hoá của protein người ta thường hay căn cứ vào giá trị của protein

Giá trị của protein thức ăn được thể hiện bằng trị số của các chỉ số protein Một loại protein tốt sẽ được động vật sử dụng hữu hiệu Muốn vậy protein đó phải có số lượng đúng các axít amin thiết yếu và đầy đủ các axít amin không thiết yếu để thỏa mãn nhu cầu của động vật

- Các phương pháp xác định giá trị dinh dưỡng của protein

+ Hiệu quả sử dụng protein (Protein efficiency ratio-PER)

Là tỷ số giữa khối lượng tăng thêm của một con vật đang phát triển trên khối lượng

protein ăn vào

Hiệu quả sử dụng protein còn thay đổi theo hàm lượng protein trong thức ăn Với cùng một nguồn protein cung cấp trong thức ăn thì hiệu quả protein sẽ cao ở thức

ăn có mức protein thấp, vì động vật sẽ tận dụng tối đa nguồn protein trong thức ăn để xây dựng protein cơ thể

Hiệu quả sử dụng protein càng cao chứng tỏ protein càng tốt Thông thường ngũ cốc =

1 - 2, sữa = 2,8, trứng gà toàn phần = 3,8

+ Giá trị sinh vật học của protein (biological value-BV): là tỷ lệ protein (nitơ)

tích luỹ so với protein được hấp thu

Nitơ tích luỹ là lượng nitơ tổng hợp nên protein cho cơ thể động vật = nitơ ăn vào – (nitơ bài tiết trong phân – nitơ trao đổi + nitơ bài tiết trong nước tiểu – nitơ nội sinh) Lượng nitơ trao đổi và nitơ nội sinh được ghi nhận từ lượng nitơ trong phân và nước tiểu của động vật cho ăn thức ăn hoàn toàn không có nitơ

Khối lượng động vật tăng (g)

PER = -

Khối lượng protein ăn vào (g)

Nitơ tích luỹ

BV (%) = - * 100 Nitơ hấp thu

Nitơ hấp thu là lượng nitơ mà cơ thể hấp thu được từ quá trình tiêu hoá và hấp thu từ thức ăn = nitơ từ thức ăn ăn vào – (nitơ bài tiết trong phân – nitơ nội sinh)

+ Hệ số sử dụng protein (net protein utilization-NPU): là tỷ lệ protein tích luỹ so với protein ăn vào

d) Nhu cầu axít amin ở lợn thịt

+ Nhu cầu cho duy trì

Nhu cầu cho duy trì có thể được định nghĩa là một lượng axít amin cần thiết cho động vật để giữ những chức năng sinh lý bình thường của cơ thể, động vật không tăng khối lượng, không hao hụt khối lượng cũng như không có bất kỳ một hoạt động sản xuất nào

Bảng 1.4 Tỷ lệ các axít amin so với lysine cho nhu cầu duy trì ở lợn

Axít amin % so với lysine Axít amin % so với lysine

- Nhu cầu về lysine tiêu hóa hồi tràng trong một ngày đêm cho duy trì được tính toán

là 36 mg/kg BW 0,75 và giống nhau cho heo choai, vỗ béo, mang thai và tiết sữa (Wang and Fuller, 1989)[178]

Nitơ tích luỹ NPU (%) = - * 100 Nitơ ăn vào