Bài giảng Dinh dưỡng động vật - Chương 1: Vai trò của các chất dinh dưỡng

CHƯƠNG I VAI TRÒ CỦA CÁC CHẤT DINH DƯỠNG THỨC ĂN Chất khô Nước Vô cơ K hoá ng đạ i lư ợng K hoá ng vi lư ợng Hữu cơ Vitam in Chất chứa N C hất béo Chất không chứa N A xit am in N ph i prote in Hydrat carbon Xơ th ô Đ ư ờn g A. DINH DƯỠNG NƯỚC Trái đất nhìn từ vũ trụ Ảnh: NASA (1997) • Nước phủ 71% bề mặt trái đất. • Nước ở các đại dương chiếm 97.2% tổng lượng nước trên trái đất. • Băng ở Nam cực chiếm 90% tổng lượng nước sạch trên trái đất. I. ĐẠI CƯƠNG VỀ NƯỚC Sự sống đầu tiên xuất hiện trong môi trường nước. Nước là phần lớn nhất của cơ thể sống Vì vậy, nước đồng nghĩa với cuộc sống sinh vật. • Nước chiếm 60-70% khối lượng cơ thể động vật cao cấp; • Ở các sinh vật thủy sinh như tảo, rong nước chiếm đến trên 90%.  Nước không mang năng lượng, nhưng giữ vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất của sinh vật.  Để duy trì sự sống, cơ thể phải thường xuyên thu nhận và đào thải nước. Đã từng có nước trên sao Hoả? Ảnh: NASA Tàu thăm dò Opportunity của NASA đã chụp được: Các cấu trúc đá này có thể hình thành khi dòng nước chảy qua ? Các rãnh xuất hiện trên sao Hỏa “Con vật vẫn có thể sống khi mất toàn bộ mỡ và 2/3 lượng prôtêin trong cơ thể (khoảng 40% khối lượng cơ thể), nhưng khó sống nếu mất 10% nước và có thể chết khi mất tới 20% lượng nước trong cơ thể.” Rubner Các nguồn nước trên trái đất Nguồn Lượng nước (10 6 km³) Tỷ lệ (%) Các đại dương 1370 97.25 Băng và sông băng 29 2.05 Nước mặt 9.5 0.68 Hồ 0.125 0.01 Trong đất 0.065 0.005 Khí quyển 0.013 0.001 Sông, suối 0.0017 0.0001 Sinh quyển 0.0006 0.00004 1. Một số tính chất vật lý, hóa học quan trọng: Cấu trúc không gian của phân tử nước  Nước có điểm đông lạnh 0oC, sôi ở 100oC  Nước là loại vật chất có tỷ nhiệt cao;  Nước có hằng số điện môi lớn, có tác dụng phân ly mạnh các chất điện giải;  Nước là dung môi, hòa tan nhiều hợp chất hóa học. 2. Sự phân bố nước trong cơ thể Trong cơ thể nước được phân bố đều khắp trong mọi tế bào, tổ chức và được chia làm hai khu vực:  Nước khu vực ngoài tế bào:  Là nước tự do hay nước lưu thông;  Chiếm khoảng 45% tổng lượng nước của toàn cơ thể.  Có tính chất: điểm đông lạnh 0oC, sôi ở 100oC.  Hàm lượng thay đổi theo chế độ ăn, thời tiết Bao gồm:  nước trong máu, huyết tương, bạch huyết (khoảng 7,5%);  dịch gian bào (khoảng 20%),  nước trong tổ chức xương - sụn (khoảng 8%);  các dịch sinh vật khác: dịch não tủy, dịch tiêu hóa, nước tiểu, mồ hôi.  Nước khu vực trong tế bào: Là nước kết hợp tham gia vào cấu tạo tế bào, chiếm khoảng 55% tổng lượng nước của toàn cơ thể. Nước hydrat hóa: tạo nên các mixen hydrat hóa các ion Na+, Cl- để tạo dạng Na+(H2O)x+, Cl-(H2O)y. Nước hydrat hóa không bị đóng băng kể cả khi nhiệt độ xuống đến -20oC. Nước bị cầm: nằm xen kẽ trong nguyên sinh chất của tế bào. Nước bị cầm có thể bị đóng băng khi nhiệt độ < 0oC. Có đặc điểm: Không lưu thông; Điểm đông lạnh thấp, < 0oC. Gồm hai dạng: Hàm lượng nước trong các mô, tổ chức khác nhau ở người Cơ quan Hàm lượng nước(%) Cơ quan Hàm lượng nước (%) Mô mỡ 25-30 Phổi 79 Xương 16-56 Thận 82 Gan 70 Máu 80-83 Da 72 Tế bào hồng cầu 65 Não 77 Sữa 89 Cơ 76 Nước bọt 99,4 Cơ tim 79 Nước tiểu 95 Mô liên kết 60-90 Mồ hôi 99,5 Nguyễn Xuân Thắng và cs, 2004 II. VAI TRÒ CỦA NƯỚC: 1. Tham gia cấu tạo cơ thể: Nước tham gia tạo hình các tổ chức và cấu tạo cơ thể thông qua nước kết hợp, giữ protein ở trạng thái keo bền vững.. 2. Tham gia tiêu hóa, hấp thu các chất dinh dưỡng: - Các dịch tiêu hóa đều chứa nước (nước bọt và các dịch vị chiếm tới 98% nước). - Các chất dinh dưỡng hòa tan trong môi trường nước; - Trong môi trường nước, các men tiêu hóa xúc tác các quá trình thủy phân, biến các chất phức tạp như tinh bột, protein thành các hợp chất đơn giản hơn để hấp thu. 3. Vận chuyển vật chất:  Các chất sau khi hấp thu sẽ được nước hòa tan để chuyển từ vách ruột đến các cơ quan, mô bào  Nước hòa tan các chất độc (là sản phẩm của quá trình trao đổi chất), đưa về cơ quan bài tiết để thải ra ngoài. 4. Tham gia các phản ứng hóa học xảy ra trong cơ thể Nước tham gia vào một số phản ứng hóa học: như thủy phân, hydrat hóa. 5. Tham gia điều hòa áp suất thẩm thấu Nước có hằng số điện môi lớn, có tác dụng phân ly mạnh các chất điện giải làm chúng tồn tại ở trạng thái ion, tạo nên áp suất thẩm thấu. Vai trò điều hoà áp suất thẩm thấu của nước Nước tham gia điều hòa áp suất thẩm thấu 6. Vai trò giữ thể hình ổn định, giảm ma sát  Nước làm cho cơ thể phồng to, nhờ vậy mà giữ được thể hình ổn định.  Nước dễ dịch chuyển làm cho cơ thể có tính đàn hồi, làm giảm nhẹ bớt lực cơ học tác động vào cơ thể.  Nước trong dịch bao khớp giữa hai khớp nối trong cơ thể cũng làm giảm lực ma sát khi cơ thể vận động.  Nước tham gia bảo vệ một số cơ quan: giữa các màng của các tổ chức trong cơ thể có một lớp nước mỏng để giảm ma sát và lực tác động vào các tổ chức: nước đệm màng ruột, màng tim, phổi; dịch não tủy làm giảm các tác động từ ngoài vào tổ chức thần kinh và não 7. Tham gia điều tiết thân nhiệt  Nước là loại vật chất có tỷ nhiệt cao, nhờ vậy sự biến đổi nhiệt trong cơ thể diễn ra không đột ngột.  Nước tham gia quá trình điều hòa thân nhiệt thông qua sự bốc hơi nước qua da (mồ hôi), phổi (hơi thở). Cứ 1g nước bốc thành hơi nước cần 580 cal. Sự tiết mồ hôi H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O Da Tuyến mồ hôi To III. CÂN BẰNG NƯỚC TRONG CƠ THỂ  Trong cơ thể động vật khỏe mạnh (trạng thái sinh lý bình thường), tổng lượng nước luôn không đổi và ở trạng thái cân bằng.  Sự tăng hay giảm lượng nước thu nhận vào cơ thể sẽ dẫn tới sự tăng hay giảm nước thải ra khỏi cơ thể.  Nước được sử dụng trong cơ thể có nguồn gốc:  Nước uống;  Nước trong thức ăn;  Nước tạo ra trong quá trình chuyển hóa.  Bốc hơi qua da;  Qua khí thở ở phổi;  Qua nước tiểu ở thận;  Qua phân (ruột).  Nước thải ra khỏi cơ thể qua:  Khi cơ thể thiếu nước, các cơ chế điều hòa của cơ thể sẽ tự động vận hành để duy trì lượng nước trong cơ thể:  Con vật giảm vận động, tìm kiếm chỗ mát, chỗ có bóng râm để nằm, tránh bốc hơi nước qua da và qua mồ hôi;  Giảm thiểu sự bài tiết nước tiểu, phân;  Con vật giảm thu nhận thức ăn (trừ những thức ăn có hàm lượng nước cao);  Tăng cường quá trình oxy hóa mô của cơ thể để tạo nước chuyển hóa (oxy hóa 1 g mỡ hình thành 1,18g nước). IV. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NHU CẦU NƯỚC CỦA VẬT NUÔI 1.- Tuổi Trong cùng một điều kiện môi trường, nhu cầu nước tính trên một đơn vị khối lượng cơ thể của con vật non cao hơn con vật trưởng thành vì trong tế bào động vật non có nhiều nước hơn, trao đổi chất mạnh hơn.  Lợn có khối lượng 15kg, nhu cầu nước là 1kg/ngày ≈ 67g/kg thể trọng/ngày.  Lợn có khối lượng 90 kg cần 5kg ≈ 56g/kg thể trọng/ngày. Ví dụ: Vật nuôi Tỷ lệ nước (%) Gà 1 tuần tuổi 85 42 tuần tuổi 50 Lợn Sơ sinh 80 Khi 100 kg 50 Bò Sơ sinh 70 – 80 5 tháng tuổi 66 - 72 Trưởng thành 50 - 60 Tỷ lệ nước trong cơ thể vật nuôi Nhu cầu nước của gà Broiler theo độ tuổi (to môi trường 20-25oC) 225 480 725 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000 0 500 1000 1500 2000 2500 1 2 3 4 5 6 7 8 Độ tuổi (tuần) N hu c ầu n ư ớc (g /c on /tu ần ) Nguồn: NRC 1994 Nhu cầu nước của gà broiler 0-7 tuần tuổi 2. Loài gia súc Nhu cầu nước của các loài khác nhau là khác nhau do đặc điểm sinh lý của cơ thể từng loài là khác nhau. Lượng nước uống của một số loài vật nuôi Loài vật nuôi Lượng nước uống (lít/ngày) Bò thịt 22 - 66 Cừu và dê 4-15 Ngựa 30-45 Lợn 11-19 Gà 0,2-0,4 Gà tây 0,4-0,6 3. Sản phẩm và sức sản xuất  Vật nuôi với hướng sản xuất khác nhau cũng sẽ có nhu cầu nước uống khác nhau.  Khi lợn mang thai, nhu cầu nước cao hơn lợn sinh trưởng (nuôi thịt); nhu cầu nước uống của lợn nái tiết sữa nuôi con phụ thuộc vào số lợn con đang nuôi của lợn mẹ  Nhu cầu nước của bò sữa cao hơn bò thịt vì trong sữa bò có khoảng 87% nước. Nhu cầu nước phụ thuộc vào sức sản xuất Sức sản xuất Nhu cầu nước uống (g/con/ngày) Gà mái không đẻ 140 Gà mái có tỷ lệ đẻ 50% 204 Gà mái có tỷ lệ đẻ 70% 231 Gà mái có tỷ lệ đẻ 90% 257 4. Thành phần thức ăn trong khẩu phần  Khẩu phần ăn có nhiều protein và khoáng thì nhu cầu nước của vật nuôi cao hơn khi ăn khẩu phần có nhiều đường, mỡ.  Khẩu phần ăn có nhiều khoáng thì cần nhiều nước để thải các sản phẩm trao đổi ra ngoài (khi khẩu phần ăn mặn, con vật phải uống nhiều nước).  Khẩu phần ăn nhiều protein, vật nuôi cần nhiều nước hơn để tiêu hóa và pha loãng các sản phẩm trao đổi chất cuối cùng (urê, uric) để thải ra ngoài.  Trong cùng một điều kiện nuôi dưỡng, nhu cầu nước uống của vật nuôi tỷ lệ nghịch với hàm lượng nước trong thức ăn. Hàm lượng nước trong một số loại thức ăn Loại thức ăn Tỷ lệ nước (%) Cỏ tươi 75 - 90 Rong, bèo 90 - 95 Củ, quả 70 - 95 Cỏ khô, bột cỏ, rơm rạ 7 - 37 Hạt ngũ cốc 9 - 13 Thức ăn hỗn hợp < 13 010 20 30 40 50 60 70 80 0,9 1,5 2,0 2,3 2,9 3,1 3,3 3,6 3,7 Nhu cầu nước uống (lít/kg VCK TĂ) Hà m lư ợ ng n ư ớ c tro ng c ỏ (% ) Mối quan hệ giữa tỷ lệ nước trong thức ăn và lượng nước uống ở bò 5. Nhiệt độ môi trường  Đối với lợn Khi nhiệt độ môi trường trên 20oC, nếu nhiệt độ tăng thêm 1oC thì nhu cầu nước uống của lợn nái tăng thêm 0,2 lít/ngày.  Khi nhiệt độ môi trường trên 20oC, nếu nhiệt độ tăng thêm 1oC thì nhu cầu nước uống tăng thêm 2%.  Khi nhiệt độ môi trường > 30oC, nếu nhiệt độ tăng thêm 1oC thì nhu cầu nước uống của tăng thêm 6%.  Đối với gia cầm Đối với bò  Ở nhiệt độ môi trường 15,3oC lượng nước uống của bò là 2,9 lít/kg thức ăn thu nhận, khi nhiệt độ tăng đến 38oC thì nhu cầu nước uống tăng lên > 6 lần (18 lít/kg thức ăn thu nhận).  Ở điều kiện bình thường (không tiết sữa, không bị stress nhiệt) bò có nhu cầu nước uống ≈ 5-6% khối lượng cơ thể. Khi bị nắng nóng (stress nhiệt), nhu cầu nước tăng lên gấp đôi (khoảng 12% khối lượng cơ thể).  Nhu cầu nước uống của bò thịt vào mùa đông bình quân 19 lít/ngày, nhưng vào mùa hè nhu cầu nước uống bình quân/ ngày tăng lên đến 31 lít. Lạc đà thích nghi tại những vùng khí hậu khắc nghiệt Lạc đà thích nghi tại những vùng khí hậu khắc nghiệt 6. Lượng thức ăn thu nhận Ở tất cả các loài vật nuôi, nhu cầu nước uống tỷ lệ thuận với lượng thức ăn thu nhận. Trong điều kiện được cho ăn, uống tự do, nhu cầu nước uống của lợn đang sinh trưởng gấp 2,2-2,8 lần lượng thức ăn thu nhận. Với lợn. Với gia cầm Trong điều kiện nhiệt độ thích hợp, nhu cầu nước uống của gà đang sinh trưởng gấp 2 lần lượng thức ăn thu nhận; ở gà mái đẻ - 3 lần. 7. Thời gian chiếu sáng trong ngày Độ dài ngày, thời gian chiếu sáng có ảnh hưởng rất lớn tới các hành vi, hoạt động của động vật. Độ dài ngày, thời gian có ánh sáng càng dài vật nuôi hoạt động càng nhiều, vì vậy nhu cầu nước uống càng lớn. 8. Chất lượng nước Nếu chất lượng nước uống không đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh, chứa nhiều tạp chất và các muối hòa tan sẽ làm giảm lượng nước uống của gia súc, gia cầm. Tiêu chuẩn chất lượng nước cho gia cầm Các chất hóa học Mức cho phép (mg/l) Các chất hóa học Mức cho phép (mg/l) Cd 0,01 Mg 200 As 0,05 Cu 0,3 Hg 0,005 S 25 Pb 0,10 NaCl 250 F 0,02 MgSO4 250 Cr+6 0,10 Fe 0,3 Cr+3 0,50 Cl 0,05 NO­3- 10 O2 (không ít hơn) 7-14 NO­2- 0 pH 6,8-8,5 Ca 75 Vi khuẩn Coli 500 tế bào Nguồn: V.I. Fisinin và cs, 2002 Tiêu chuẩn chất lượng nước cho lợn Các chất Hàm lượng (ppm) Các chất Hàm lượng (ppm) Ca 1000 SO4- 1000 Fe 0,5 Na 150 Mg 400 Cl- 400 Mn 1000 Tổng lượng chất không tan (TDS) < 5000 NO3- 100 pH 6 - 8 NO2- 10 Độ cứng 110 Nguồn: AGEBB, Swine Prodution News, 2002 Tiêu chuẩn chất lượng nước cho bò sữa Chỉ tiêu Tiêu chuẩn pH 8,5 Cl < 0,5 ppm Fe < 0,3 ppm Mn < 0,05 ppm NO3- < 44 ppm SO42- < 1000 ppm Tổng lượng chất không tan (TDS) < 5000 ppm Nguồn: Tim Lundeen, 2002 V. CUNG CẤP NƯỚC CHO VẬT NUÔI: 1. Nguồn cung cấp nước  Nước uống: thỏa mãn khoảng 55% nhu cầu (đối với gia cầm ăn thức ăn hỗn hợp, tỷ lệ này là 75-77%);  Nước có trong thức ăn: ≈ 35%  Vật nuôi thu nhận nước từ ngoài vào cơ thể từ 2 nguồn:  Cách cung cấp nước tốt nhất cho con vật là cho tiếp xúc tự do với nguồn nước sạch ngay tại chuồng. Nhu cầu nước uống của một số loại gia cầm (ml/con/tuần) - NRC 1994 Tuần tuổi Gà giò Gà mái đẻ Gà tây Leghorn Trứng nâu Trống Mái 1 225 200 200 385 385 2 480 300 400 750 690 3 725 - - 1135 930 4 1000 500 700 1650 1274 5 1250 - - 2240 1750 6 1500 700 800 2870 2150 7 1750 - - 3460 2640 8 2000 800 900 4020 3180 9 - - - 4670 3900 10 - 900 1000 5345 4400 Nhu cầu nước uống của một số loại gia cầm (ml/con/tuần) (NRC 1994) Tuần tuổi Gà mái đẻ Gà tây Leghorn Trứng nâu Trống Mái 11 - - 5850 4620 12 1000 1100 6220 4660 13 - - 6480 4680 14 1100 1100 6680 4700 15 - - 6800 4720 16 1200 1200 6920 4740 17 - - 6960 4760 18 1300 1300 7000 - 19 - - 7020 - 20 1600 1500 7040 - Nhu cầu nước uống của lợn Loại lợn Nhu cầu (L/ngày) Lợn con bú sữa 0,50 - 1,5 Lợn 8 - 50kg 2,5 Lợn 50 - 100kg 6 – 10 Nguồn: K.Wllian và Preston (1991) Núm cấp nước Các loại máng uống dạng chụp Máng uống dạng chụp cho gia cầm Một số hệ thống cung cấp nước cho vật nuôi Núm cung cấp nước tự động (nippledrinker) cho lợn Núm cấp nước tự động (nippledrinker) cho gia cầm Núm cấp nước tự động (nippledrinker) Cho vịt Núm cấp nước tự động (nippledrinker) cho gia cầm Máng uống tự động cho lợn, bò Ball-bite drinker Núm uống chuẩn