Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1. Chất khoáng trong thức ăn của gia cầm 1. Chất khoáng Chất khoáng tồn tại trong cơ thể sống một lượng tương đối nhỏ, nhưng thiếu chúng thì quá trình trao đổi chất vẫn không thể thực hiện được.
Có lẽ rằng đối với những cơ thể sống đơn giản chất khoáng cũng đóng vai trò điều hoà. Các quá trình tích luỹ và sản sinh năng lượng cũng như tổng hợp protit, lipit, gluxit đều không thể thực hiện được nếu thiếu các hợp chất phospho (ATP, ADP). Do đó quá trình tổng hợp ATP cần thiết phải xuất hiện ngay trong giai đoạn đầu của sự sống. Khi thiếu một phần chất khoáng, cơ thể muốn tồn tại được đã phải có một sự thích ứng cao, còn khi thiếu hoàn toàn một chất khoáng nào đó động vật và thực vật đều không thể sống được.
Nhu cầu chất khoáng của cơ thể động vật cũng chỉ nằm trong một giới hạn nhất định, thừa hoặc thiếu đều không cần thiết, và trong quá trình thuần dưỡng gia súc, thiếu hoặc thừa chất khoáng trong cơ thể đều là nguyên nhân thành bại của chăn nuôi. Người ta đã chứng minh được vai trò không thể thiếu của hơn 40 nguyên tố khoáng đối với sự trao đổi chất của gia súc, gia cầm. Dựa vào hàm lượng các nguyên tố khoáng có mặt trong cơ thể vật nuôi hay khối lượng các nguyên tố khoáng mà cơ thể vật nuôi cần cung cấp hàng ngày người ta chia ra thành 2 nhóm: Khoáng đa lượng và khoáng vi lượng. - Khoáng đa lượng gồm: Ca, P, Mg, K, Na, Cl, S, chúng có thể chiếm từ 0,04 đến 1,5 % khối lượng VCK cơ thể.
- Khoáng vi lượng gồm: Fe, Cu, Co, Mn. Khoáng vi lượng thường nhỏ hơn 50 mg/kg P. n 4 Trong cơ thể vật nuôi các chất khoáng có những mối quan hệ tương hỗ, đối kháng nhau và có mối quan hệ với các chất dinh dưỡng khác trong quá trình tiêu hoá và hấp thu. Chất khoáng trong cơ thể thường ở dưới dạng liên kết.
Chất khoáng con vật thu nhận hàng ngày tuỳ thuộc vào lượng thức ăn tinh hay thức ăn xanh do con người cung cấp, tuy nhiên lượng khoáng mà thức ăn có được lại phụ thuộc vào lượng khoáng trong đất, phụ thuộc vào mùa vụ và từng loại cây trồng, sự thu nhận của vật nuôi cũng phụ thuộc vào từng chất khoáng trong khẩu phần. Tuy chất khoáng chiếm một tỷ lệ rất thấp trong khẩu phần nhưng nó lại có vai trò rất quan trọng như: - Đóng vai trò xúc tác cho các phản ứng hoá học trong tế bào. - Cân bằng điện giải, cân bằng pH máu, duy trì áp suất thẩm thấu, duy trì hoạt động của hệ thần kinh và thể dịch. - Tham gia vào cấu trúc tế bào như Fe trong Hb, I, trong hocmon.
Vai trò sinh học của canxi, phospho đối với cơ thể gia cầm * Vai trò sinh học của phospho đối với cơ thể gia cầm Phospho là một chất khoáng có nhiều chức năng hơn bất kỳ chất khoáng nào khác. Ngoài nhiệm vụ tạo xương, phospho còn có nhiệm vụ quan trọng khác như tham gia vào liên kết cao năng của ATP trong quá trình tổng hợp phospho lipit của màng tế bào, của tổ chức thần kinh và trong quá trình tổng hợp protein và di truyền do ARN, ADN. - Phospho trong thức ăn cho gia cầm Phospho thường có nguồn gốc từ động vật và thực vật. Phospho ở dạng động vật là phospho dễ tiêu và được cơ thể động vật tiêu hoá hấp thu triệt để.
Ngược lại phospho ở thực vật thường tồn tại dưới dạng khó tiêu hoá và hấp thu. Hạt ngũ cốc, sữa, bột cá, bột thịt và bột xương là nguồn cung cấp phospho rất tốt, trong khi đó cỏ khô và rơm rạ chứa rất ít phospho. n 5 Phospho cũng có vấn đề khá quan trọng liên quan đến hiệu suất sử dụng. Phần lớn phospho ở hạt ngũ cốc và nhất là cám gạo thường tồn tại ở dạng phytate, là muối của acid phytic (este của hexa P của inositol).
Acid phytic kết hợp với Ca và Mg tạo thành muối không tan, gây ra hiện tượng khó tiêu hóa và hấp thu phospho cho động vật đặc biệt là gia cầm. - Acid phytic trong thức ăn Theo Kies và cs (2001) [23]; Naher (2002) [33]; Viveros và cs (2000) [58] Chế độ ăn của gia cầm được phối hợp chủ yếu bởi các nguyên liệu có nguồn gốc từ thực vật, 2/3 phospho trong hạt ngũ cốc và hạt bị rằng buộc trong cấu trúc của acid phytic và làm giảm khả năng tiêu hoá của gia cầm. Acid phytic là myo - inositol hexadihydrogenphosphate (Tamin và cs, 2003 [53]) được tạo thành từ sáu nhóm phosphate mang điện tích âm, và bị rằng buộc bởi 12 hydrogens trong vòng inositol, nó có thể liên kết với các cation như Ca+, K+, Mg++, Zn+, Fe+ và Mn++ tạo nên phức hợp không tiêu hoá và hấp thu được đối với con vật (Radcliffe (2002) [40]). Acid phytic có thể có tác động tiêu cực đến sự hấp thu các chất khoáng (Morris (1986) [32]; Sebastian và cs, (1997) [48]) ghi nhận những tác động tiêu cực của acid phytic đến sự hấp thụ của Zn, Fe, Cu, Mn và Ca.
Bản thân phospho trong phân tử phytate cũng không được giải phóng ra ngoài trong quá trình tiêu hoá vì trong ruột của gia cầm không có enzym phytase. Theo Thompson (1993) [54], acid phytic trong hạt có thể tương tác với các chất dinh dưỡng khác trong đường tiêu hoá. Những tương tác này rất phức tạp và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: đường tiêu hoá của từng loại động vật khác nhau, độ pH của đường tiêu hoá và sự hiện diện của các loại thức ăn khác nhau cũng gây ra sự cạnh tranh với acid phytic. Cũng theo Thompson (1993) [54], phytate là một loại thuật ngữ sử dụng đồng nghĩa với acid phytic.
Phytate là một muối cation hỗn hợp của acid phytic còn được gọi là IP6 (myo - inositol hexadihydrogen phosphate). n 6 Phospho phytate trong thức ăn thực vật thường chiếm 50-70% phospho tổng số, trong khi đó tỷ lệ tiêu hoá hấp thu của phospho phytate lại thấp, phospho thải ra từ phân sẽ gây nguy cơ ô nhiễm đất và nước ngày càng cao. - Ảnh hưởng của acid phytic đến hiệu quả sử dụng các chất dinh dưỡng. Acid phytic làm giảm khả năng tiêu hóa protein vì acid phytic có khả năng liên kết với protein ở trạng thái kiềm, acid, và pH trung tính (Anderson, (1985) [7]).
Tuy nhiên, sự tương tác giữa acid phytic và protein này sẽ dẫn đến làm giảm khả năng hòa tan của protein và cuối cùng làm giảm khả năng sử dụng protein (Cheryan, (1980) [10]). Ở pH thấp, acid phytic có điện tích âm mạnh vì các nhóm phosphate phân ly không hoàn toàn, dưới điều kiện này acid phytic có ảnh hưởng xấu đến khả năng hòa tan protein vì liên kết ion của các nhóm phosphate của acid phytic và các gốc acid amin bị ion hóa (lysine, histidine, arginine). Trong môi trường có độ pH thấp, acid phytic có thể gắn chặt với các protein thực vật, vì điểm đẳng điện của protein này nằm trong pH 4,0 - 5,0. Ở pH 6,0 - 8,0, acid phytic và protein thực vật đều có điện tích âm, phức hợp acid phytic và protein vẫn được hình thành.
Việc gắn kết này làm giảm giá trị dinh dưỡng của protein thực vật (Vohra và cs, (2003) [59]). Acid phytic cũng có thể ảnh hưởng đến sự tiêu hóa tinh bột thông qua sự tương tác với enzym amylase (Kerovuo và cs, (2000) [22]). Tuy nhiên cũng có nhiều ý kiến cho rằng acid phytic có thể ngăn chặn việc sử dụng chất béo bằng cách ngăn ngừa sự hình thành của acid phytic thông qua việc sử dụng phytase sẽ làm giảm mức độ nhũ hóa hình thành trong ruột từ đó tăng cường sử dụng năng lượng có nguồn gốc từ chất béo (Ravindran và cs, (2001) [42]). * Vai trò sinh học của canxi đối với cơ thể gia cầm Phân bố: Khoảng 99 % Ca có trong xương và răng.
Trong xương Ca và P có tỷ lệ khá ổn định là 2:1. Ca ở dưới dạng tinh thể hydroxyapatit: n 7 Ca còn có trong máu (chủ yếu trong huyết tương) với nồng độ 10 mg/dl và ở 3 dạng: ion tự do (66 %), kết hợp protein (35 %) hoặc tạo phức hợp với acid hữu cơ như citrat hay với acid vô cơ như photphat (5-7 %). Chức năng: Chức năng chủ yếu nhất của Ca là thành phần cấu trúc của xương. Bộ xương có cấu trúc rất phức tạp, thành phần vật chất khô của bộ xương xấp xỉ như sau: chất khoáng chứa 460 g/kg, 360 g protein/kg và 180 g mỡ/kg.
Tuy nhiên hàm lượng này thay đổi tùy theo tuổi và tình trạng dinh dưỡng. Ca và P là hai thành phần rất phong phú trong xương ở dưới dạng hydroxy apatit 3Ca3(PO4)2.Ca(OH)2 là những hợp chất rất cứng không tan trong nước. Bộ xương chứa khoảng 360 g Ca/kg, 170 g P/kg và 10 g Mg/kg. Thành phần hóa học của xương luôn biến động bởi vì một lượng lớn Ca và P có thể được giải phóng vì cơ thể huy động, đặc biệt trong giai đoạn sản xuất trứng mặc dù sự trao đổi Ca và P giữa bộ xương và mô mềm là một quá trình liên tục.
Sự huy động Ca được điều khiển bởi hoạt động của tuyến giáp trạng (parathyroit). Trong khẩu phần thiếu Ca, tuyến giáp bị kích thích và hormon được sản sinh ra Ca từ xương được huy động để đáp ứng nhu cầu của cơ thể. Bởi vì Ca và P kết hợp trong xương nên cả P cũng bị huy động và bài tiết ra ngoài. Khi tuyến giáp trạng hoạt động quá mạnh, Ca của xương hoạt động quá mức làm cho xương bị mỏng và tạo nên các lỗ hổng ở mô xương.
Tuyến giáp cũng đóng vai trò điều hòa quan trọng trong sự điều hòa số lượng Ca hấp thu ở ruột non bởi ảnh hưởng của sự sản xuất 1,25 dihydroxycholecanxiferol, một dẫn xuất của vitamin D có liên quan đến sự hình thành protein liên kết Ca. Ca có tác dụng hoạt hóa nhiều enzym như lipaza, succinicdehydrogennaza, adenosintriphosphataza và nhiều enzym proteolytic. Ca điều hòa tính nhạy cảm (dễ bị kích thích) của thần kinh và cơ. Khi nồng độ Ca giảm làm giảm tính nhạy cảm của các sợi thần kinh.
Khi nồng độ Ca cao hơn bình thường thì có tác dụng ngược lại và làm cho thần kinh và cơ nhạy cảm quá mức. n 8 Ngoài ra, Ca còn tham gia quá trình đông máu và làm đông vón cazein trong sữa. Ca còn tham gia vào việc điều hòa áp suất thẩm thấu và cân bằng acid-bazơ. Triệu chứng thiếu Ca: Thức ăn thiếu Ca ở động vật non: Ca không đủ để tạo tổ chức xương đưa đến bệnh còi xương (Rickets - xương cong vẹo, khớp to, què và cứng).