Bài giảng Dinh dưỡng động vật - Chương 3: Năng lượng và ước tính giá trị năng lượng của thức ăn

NĂNG LƯỢNG VÀ ƯỚC TÍNH GIÁ TRỊ NĂNG LƯỢNG CỦA THỨC ĂN CHƯƠNG III Lê Việt Phương I. Năng lượng trong dinh dưỡng động vật  Trong cây xanh và một số loại tảo có Chlorophyll có khả năng hấp thụ và biến đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành dạng hoá năng, tổng hợp hydratcacbon và các phân tử hữu cơ phức tạp khác từ nước và CO2.  Trong hoạt động của sinh vật, phân biệt 3 loại chuyển hoá năng lượng: Lê Việt Phương  Trong ti thể, hoá năng của hydratcarbon và các phân tử khác được biến đổi thành năng lượng sử dụng được về mặt sinh học dưới dạng các liên kết photphat cao năng (ATP).  Tế bào sử dụng hoá năng của các liên kết photphat cao năng để sinh công: công cơ học, công sinh điện (xung thần kinh), công thẩm thấu, công hoá học. Lê Việt Phương  Sự trao đổi chất và trao đổi năng lượng tạo nên bản chất của hoạt động sống với sự chuyển hoá năng lượng.  Mọi mặt của sự sống đều đòi hỏi tiêu phí năng lượng. Vì vậy, cơ thể cần nhận được năng lượng từ bên ngoài.  Năng lượng cần thiết cho hoạt động sống của động vật nuôi được lấy từ các chất dinh dưỡng của thức ăn. Lê Việt Phương  Trong cơ thể động vật, năng lượng hoá học của các hợp chất hữu cơ được chuyển thành dạng năng lượng sử dụng được về mặt sinh học dưới dạng các liên kết photphat cao năng và các hợp chất khác. ADP + Pi +7,3 kcal/mol  ATP + H2O. Lê Việt Phương II. Hệ thống năng lượng thức ăn chăn nuôi 1. Đơn vị đo:  Năng lượng được đo bằng Calorie (cal). 1 Calorie là nhiệt lượng cần thiết làm cho 1g nước từ 16,5oC tăng lên 17,5oC  Có thể dùng đơn vị năng lượng là Joule (J), Mối quan hệ: 1 J = 0,239 cal; 1 cal = 4,184 J. Lê Việt Phương 2. Các dạng năng lượng của thức ăn 2.1. Năng lượng thô (GE - gross energy)  Là năng lượng (nhiệt năng) sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn một đơn vị thức ăn  Đo năng lượng thô bằng máy đo năng lượng (Bomb Calorimeter).  Năng lượng thô thường được tính bằng Kcal/kg thức ăn hoặc MJ/kg thức ăn Lê Việt Phương Bomb calorimeter Lê Việt Phương Bomb calorimeter Lê Việt Phương Năng lượng thô của một số loại thức ăn Loại thức ăn GE (MJ/kg) Thịt nạc 23,6 Mỡ 39,3 Hạt ngô 18,5 Rơm 18,5 Cỏ khô 18,9 Khô dầu ôliu 21,4 Lê Việt Phương 2.2. Năng lượng tiêu hoá (DE - digestible energy)  Năng lượng tiêu hóa bằng năng lượng thô của thức ăn ăn vào trừ đi năng lượng thô của phân thải ra (Faecal Energy - EF).  Năng lượng tiêu hóa là năng lượng của tổng các chất hữu cơ tiêu hóa. DE = GE - EF Lê Việt Phương Năng lượng tiêu hóa (DE) GE EFDE Lê Việt Phương 2.3. Năng lượng trao đổi (ME – Metabolizable energy)  Năng lượng tiêu hoá hấp thu được, tham gia vào quá trình chuyển hoá lại bị mất đi một phần ở dưới dạng năng lượng nước tiểu (EU) và khí tiêu hoá, phần còn lại gọi là năng lượng trao đổi.  Khí tiêu hoá gồm CO2 , H2, H2S, CH4. ME = DE – (Eu + E CH4) Lê Việt Phương  Năng lượng mất qua nước tiểu khoảng 3% năng lượng ăn vào hoặc 12-35 kcal/g N bài tiết ở nước tiểu gia súc nhai lại.  Để xác định lượng khí mêtan sản sinh: nuôi gia súc trong cũi trao đổi có thiết bị thu khí.  Hoặc ước tính năng lượng mất qua khí mêtan khoảng 8% năng lượng thô ăn vào đối với gia súc nhai lại. Lê Việt Phương Lê Việt Phương Lê Việt Phương Lê Việt Phương  Dùng các phương trình sau ước tính lượng CH4 sản sinh:  Với thức ăn thô: CH4 (g) = 0,0198 x g VCK + 9 Đối với thức ăn hỗn hợp: CH4 (g) = 0,0225 x g VCK + 18 (thức ăn tinh)  Khi oxy hóa 1g CH4 giải phóng 13,2 kcal Lê Việt Phương  Các yếu tố ảnh hưởng tới ME  Khả năng tiêu hóa thức ăn của vật nuôi.  Loài vật:  Năng lượng hao tổn qua khí tiêu hóa ở gia súc nhai lại cao hơn nhiều gia súc dạ dày đơn.  Năng lượng trao đổi của cùng loại thức ăn ở gia súc dạ dày đơn cao hơn gia súc nhai lại.  Mức dinh dưỡng: tăng mức dinh dưỡng trong khẩu phần của gia súc nhai lại sẽ làm giảm tỷ lệ tiêu hóa năng lượng Lê Việt Phương Năng lượng trao đổi của một số loại thức ăn ở một số loại vật nuôi (MJ/kg) Gia súc Thức ăn GE Năng lượng mất qua ME Phân Nước tiểu Khí tiêu hóa Gia cầm Ngô 18,9 2,2 - - 16,7 Mì 18,1 2,8 - - 15,3 Mạch 18,2 4,9 - - 13,3 Lợn Ngô 18,9 1,6 0,4 - 16,9 Yến mạch 19,4 5,5 0,6 - 13,3 Mạch 17,5 2,8 0,5 - 14,2 Khô dầu dừa 19,0 6,4 2,6 - 10,0 Bò Ngô 18,9 2,8 0,8 1,3 14,0 Mạch 18,3 4,1 0,8 1,1 12,3 Cám mì 19,0 6,0 1,0 1,4 10,6 Cỏ stylô 18,3 8,2 1,0 1,3 7,8 Lê Việt Phương 2.4. Năng lượng thuần (NE – Net energy) Là phần năng lượng hữu ích trong quá trình chuyển hóa năng lượng của thức ăn trong cơ thể vật nuôi, bao gồm: NE = ME - EHI  năng lượng trao đổi dùng cho duy trì các chức năng của cơ thể (Em)  năng lượng tạo nên các sản phẩm (Ep). Lê Việt Phương Sơ đồ chuyển hóa năng lượng thức ăn trong cơ thể vật nuôi GE DE ME NE NEm NEp EF Eu + ECH4 EHI Lê Việt Phương 3. Các dạng năng lượng để đánh giá giá trị năng lượng thức ăn và nhu cầu năng lượng vật nuôi.  Đối với lợn và loài nhai lại, có thể dùng năng lượng thuần, năng lượng tiêu hoá hoặc năng lượng trao đổi.  Đối với gia cầm thì hầu hết các nước trên thế giới đều chọn năng lượng trao đổi.  Ở nước ta, các dạng năng lượng sau đây đã được dùng:  ME cho gia cầm và lợn.  ME và NE cho trâu bò và loài nhai lại. Lê Việt Phương Các dạng năng lượng Loại thức ăn Ngô Đỗ tương Cỏ chăn thả Ở bò GE, kcal/kg VCK 4532 4850 4354 DE, kcal/kg VCK 3886 4260 3045 ME, kcal/kg VCK 3419 3421 2559 Ở lợn GE, kcal/kg VCK 4532 4850 4354 DE, kcal/kg VCK 3906 4271 2578 ME, kcal/kg VCK 3820 3868 2134 Giá trị các dạng năng lượng các loại thức ăn khác nhau trên bò và lợn Lê Việt Phương 4. Tổng các chất dinh dưỡng tiêu hoá (TDN- Total Digestible Nutrients) TDN (%) = protein tiêu hoá (%) + lipit tiêu hoá (%) x 2,25 + xơ thô tiêu hoá (%) + DXKN tiêu hoá (%). Lê Việt Phương  Sau khi tính được TDN, có thể ước tính giá trị năng lượng thức ăn cho bò:  1g TDN = 4,40 kcal DE  1g TDN = 3,65 kcal ME.  Ước tính giá trị năng lượng thức ăn cho lợn : 1g TDN = 4,1 kcal ME Lê Việt Phương Theo Wardeh, phương trình ước tính TDN thức ăn cho bò từ thành phần hoá học của thức ăn. Thức ăn thô khô TDN (% VCK) = -17,2649 + 1,2120 X1 + 2,4637 X2+ 0,4475 X3 + 0,8352 X4. Thức ăn xanh TDN (% VCK) = -21,7656 + 1,4284 X1+ 1,2321 X2+ 0,4867 X3 + 1,0277 X4. Thức ăn ủ xanh TDN (% VCK) = -21,9391 + 1,0538 X1 + 3,0016 X2 + 0,4590 X3 + 0,9736 X4 Lê Việt Phương Thức ăn giàu năng lượng: TDN (% VCK) = 40,2625 + 0,1969X1 + 1,1903X2 - 0,1379X3 + 0,4228X4 Thức ăn giàu protein: TDN (% VCK) = 40,3227 + 0,5398X1 + 1,4218X2 - 0,7007X3 + 0,4448X4. Trong đó: X1: % Protein thô; X2: % chất béo thô; X3: % Xơ thô. X4: % dẫn xuất không Nitơ; Lê Việt Phương III. Ước tính giá trị năng lượng thức ăn gia súc, gia cầm. 1. Ước tính năng lượng thô (GE) của thức ăn. Ewan (1989) ước tính GE của một số loại thức ăn cho vật nuôi theo công thức: GE (kcal/kg) = 4143 + 15 X1 + 56 X2 - 44 X5 Trong đó: X1: hàm lượng protein thô (%) X2: hàm lượng chất béo thô (%) X5: hàm lượng khoáng tổng số (%) Lê Việt Phương 2. Ước tính năng lượng tiêu hóa (DE) của thức ăn Từ thành phần hoá học và GE của thức ăn, có thể ước tính DE theo công thức: DE (MJ/kg VCK) = 16,0 + 0,025 X2 - 0,045 X3 DE (MJ/kg VCK) = 1,10 GE – (4,4 + 0,024 X3) DE (MJ/kg VCK) = - 21,2 + 0,048 X1 + 0,047 X2 + 0,038 X4 Lê Việt Phương Trong đó: X1: lượng protein thô trong thức ăn (g/kg VCK thức ăn) X2: lượng chất béo thô trong thức ăn (g/kg VCK thức ăn) X3: lượng xơ thô trong thức ăn (g/kg VCK thức ăn); X4: lượng DXKN trong thức ăn g/kg VCK thức ăn); GE: năng lượng thô của thức ăn (MJ/kg VCK thức ăn). Lê Việt Phương 3. Ước tính năng lượng trao đổi (ME) của thức ăn.  Ước tính năng lượng trao đổi của các loại: Thức ăn cho gà thịt: ME (kcal/kg VCK) = 3951 + 54,4 X2 - 88,7 X3 - 40,8 X5 Lê Việt Phương Trong đó: X1: hàm lượng protein thô (%) X2: hàm lượng chất béo thô (%) X3: hàm lượng xơ thô (%); X5: hàm lượng khoáng tổng số (%) Thức ăn cho lợn thịt: ME (kcal/kg VCK) = 0,96 x (4151 + 23 X1 + 38 X2 – 64 X3 – 122 X5) Lê Việt Phương  Ước tính giá trị năng lượng trao đổi (ME) của thức ăn cho gia cầm theo phương pháp Nehring, 1973: ME (kcal/kg thức ăn) = 4,26X1 + 9,5X2 + 4,23X3 + 4,23X4 Trong đó: X1: lượng protein tiêu hóa trong thức ăn (g/kg thức ăn); X2: lượng chất béo tiêu hóa trong thức ăn (g/kg thức ăn); X3: lượng xơ tiêu hóa trong thức ăn (g/kg thức ăn); X4: lượng DXKN tiêu hóa trong thức ăn (g/kg thức ăn). Lê Việt Phương  Ước tính giá trị năng lượng trao đổi (kcal/kg) thức ăn cho gia cầm theo phương pháp Janssen, 1989: Nhóm hạt ngũ cốc: ME = 36,21 X1 + 85,44 X2 + 37,26 X4. Đỗ tương nguyên dầu: ME = 2636 + 82,5 X2 – 55,7 X3. Khô dầu đỗ tương: ME = 2702 + 72 X2 – 57,4X3 Lê Việt Phương Trong đó: X0: hàm lượng VCK (%) X1: hàm lượng protein thô (%) X2: hàm lượng chất béo thô (%) X3: hàm lượng xơ thô (%); X4: hàm lượng DXKN (%); Bột cá: ME = 35,87 X0 + 42,09 X2 – 34,08 X3