Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Thức ăn và Dinh dưỡng gia súc do GS. TS. Từ Quang Hiển và PGS. TS. Từ Trung Kiên biên soạn, được Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên ấn hành nội bộ vào năm 2023 phục vụ đào tạo trình độ đại học.

Trong chương trình đào tạo các ngành Chăn nuôi, Bác sĩ Thú y và Nuôi trồng thủy sản, học phần Thức ăn và Dinh dưỡng gia súc giữ vị trí kiến thức cơ sở ngành và chuyên ngành bắt buộc. Học phần này kết nối các kiến thức khoa học cơ bản như Hóa sinh học, Sinh lý học động vật với các học phần chăn nuôi chuyên khoa (chăn nuôi lợn, gia cầm, trâu bò) và công nghệ chế biến thức ăn.

Mục tiêu học tập của giáo trình nhằm trang bị cho sinh viên:

  • Kiến thức hệ thống về thành phần hóa học, vai trò sinh học và quá trình chuyển hóa các chất dinh dưỡng (nước, protein, lipit, hydratcacbon, khoáng, vitamin) trong cơ thể gia súc, gia cầm và thủy sản.
  • Phương pháp xác định giá trị dinh dưỡng của thức ăn và các hệ thống đánh giá năng lượng (DE, ME, NE, TDN).
  • Cơ sở khoa học xác định nhu cầu dinh dưỡng theo các giai đoạn sinh lý (duy trì, sinh trưởng, sinh sản, tiết sữa).
  • Phân loại nguyên liệu, xây dựng công thức và quy trình công nghệ sản xuất thức ăn hỗn hợp, thức ăn thô xanh.

Cấu trúc giáo trình gồm 6 chương, tiếp cận theo tiến trình logic từ hóa sinh dinh dưỡng cơ bản, phương pháp đánh giá thức ăn, xác định nhu cầu con vật, đến đặc tính nguyên liệu và quy trình công nghệ sản xuất thức ăn quy mô công nghiệp và thủ công. Điểm đặc thù của tài liệu là hệ thống dữ liệu số liệu định lượng chi tiết, bảng thành phần hóa học của nguyên liệu thức ăn và các công thức phối chế thực nghiệm tại Việt Nam.


Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình gồm 6 chương trọng tâm:

  • Chương I: Các chất dinh dưỡng cần thiết đối với vật nuôi Trình bày vai trò sinh hóa, cơ chế hấp thu, triệu chứng thiếu hụt/thừa và nhu cầu của từng nhóm dưỡng chất:

    • Nước: Tỷ lệ nước trong thức ăn (Bảng 1.1: rau muống trắng 89,2%, hạt ngô vàng 12,5%, bột cá đặc biệt 7,7%), vai trò dung môi, điều hòa thân nhiệt, phương trình tính nhu cầu nước ở lợn sinh trưởng ($y = 0,03 + 3,6x$ với $x$ là lượng thức ăn thu nhận) và các tiêu chuẩn vệ sinh nước uống.
    • Protein & Nitơ phi protein: Thành phần nguyên tố (C 52%, O 7%, H 23%, N 16%, S 2%, P 0,6%), liên kết peptit (-NH-CO-), cấu trúc hình phiến/hình cầu; phân loại axit amin thiết yếu và không thiết yếu dạng đồng phân L; khái niệm protein lý tưởng lấy Lysin làm mốc 100% (Bảng 1.3 theo Từ Quang Hiển và cs., 2013); các hợp chất amit, amin sinh học (Kadaverin từ Lizin, Histamin từ Histidin, Kolin từ Methionin...) và độc chất nitrat.
    • Lipit: Cấu tạo lipit đơn giản và phức tạp (photpholipit, steroit như colesterin, ergosterin); thành phần axit béo no và không no (Bảng 1.4, Bảng 1.5), chỉ số iod; chuyển hóa lipit khác biệt giữa động vật dạ dày đơn và dạ dày kép (sự hydro hóa axit béo trong dạ cỏ).
    • Hydratcacbon: Phân nhóm monosaccarit, disaccarit, polisaccarit (tinh bột, xenluloza, hemixenluloza, lignin); giới hạn hàm lượng đường, tinh bột và xơ thô trong khẩu phần các loài vật nuôi (Bảng 1.6).
    • Khoáng & Vitamin: Cơ chế hấp thu, cân bằng chuyển hóa của khoáng đa lượng (Ca, P, Na, Cl, S, Mg), khoáng vi lượng (Fe, Cu, Zn, Mn, Co, I, Se); vitamin tan trong dầu (A, D, E, K) và vitamin tan trong nước (nhóm B, C); cung cấp danh mục nguyên liệu và công thức premix khoáng - vitamin (Bảng 1.8 đến 1.11).
  • Chương II: Phương pháp đánh giá chất lượng protein và giá trị dinh dưỡng của thức ăn Tổng hợp phương pháp đánh giá protein cho động vật dạ dày đơn và động vật nhai lại; các phương pháp thực nghiệm xác định giá trị dinh dưỡng (phân tích hóa học, thử nghiệm tiêu hóa in vivo/in vitro, giết mổ so sánh, cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng); hệ thống ước tính năng lượng gồm năng lượng tiêu hóa (DE), tổng chất dinh dưỡng tiêu hóa (TDN), năng lượng trao đổi (ME) và năng lượng thuần (NE).

  • Chương III: Nhu cầu dinh dưỡng của vật nuôi Xác định cơ sở sinh lý và phương pháp tính toán định mức dinh dưỡng cho các trạng thái: duy trì cơ thể, sinh trưởng mô bào, sinh sản (đực giống, cái mang thai) và gia súc tiết sữa (lợn nái, trâu bò sữa).

  • Chương IV: Các loại nguyên liệu thức ăn chăn nuôi Phân loại và phân tích đặc tính dinh dưỡng của các nhóm: hạt hòa thảo và phụ phẩm (ngô, cám gạo); hạt họ đậu và khô dầu (đậu tương, khô dầu lạc, khô dầu bông); thức ăn củ quả (sắn, khoai, bí đỏ); thức ăn nguồn gốc động vật (bột cá, bột thịt xương, bột máu); các chất bổ sung (chất chống cầu trùng, sắc tố, kháng sinh phòng bệnh).

  • Chương V: Sản xuất thức ăn hỗn hợp Đặc điểm và phân loại thức ăn hỗn hợp; nguyên tắc và phương pháp xây dựng công thức bằng máy tính cầm tay (phương pháp hình vuông Pearson, phương pháp đại số) và phần mềm chuyên dụng; quy trình công nghệ sản xuất thức ăn cho gia súc, gia cầm, thủy sản; kiểm tra chất lượng sản phẩm và kỹ thuật bảo quản.

  • Chương VI: Giới thiệu chung về thức ăn xanh Đặc tính sinh vật học và giá trị dinh dưỡng của cỏ hòa thảo (thân bò, thân bụi, thân đứng), cây ngô sinh khối, cỏ họ đậu; quy trình kỹ thuật trồng và các phương pháp chế biến thô xanh bằng tác động cơ giới, xử lý nhiệt, xử lý hóa chất và ủ chua vi sinh.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình cung cấp các nguyên lý khoa học nền tảng:

  • Lý thuyết chuyển hóa dinh dưỡng: Cơ chế tiêu hóa enzyme ở động vật dạ dày đơn đối lập với hệ sinh thái lên men vi sinh vật dạ cỏ ở động vật nhai lại (phân giải xenluloza thành axit béo bay hơi; tổng hợp protein vi sinh vật từ nitơ phi protein).
  • Khái niệm Protein lý tưởng: Cân đối tỷ lệ các axit amin thiết yếu (Threonin, Met+Cys, Tryptophan, Arginin, Isoleucin, Leucin, Histidin, Valin) theo Lysin (100%) nhằm tối ưu hóa tổng hợp protein mô và giảm bài tiết nitơ.
  • Cân bằng nội môi và tương tác khoáng chất: Tỷ lệ tương quan sinh học giữa các nguyên tố, ví dụ tỷ lệ Ca:P trong xương và thức ăn, tỷ lệ Ca:Zn không vượt quá 125:1, tỷ lệ N:S từ 12-16:1 trong tổng hợp axit amin chứa lưu huỳnh của vi sinh vật dạ cỏ, tương tác hiệp đồng giữa Vitamin E và Selen.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật: Quy đổi hàm lượng dưỡng chất giữa trạng thái tươi và vật chất khô (VCK); tính toán nhu cầu nước và năng lượng trao đổi; xây dựng premix vi khoáng và vitamin phù hợp cho từng giai đoạn sinh trưởng.
  • Kỹ năng phân tích: Đánh giá chất lượng nguyên liệu qua chỉ tiêu hóa sinh (độ ẩm, protein thô, chỉ số iod của mỡ, xơ thô); nhận diện các triệu chứng thiếu hụt hoặc ngộ độc dinh dưỡng (hạ canxi huyết ở bò sữa sau đẻ, còi xương do thiếu vitamin D/khoáng, biến tính da do thiếu kẽm).
  • Kỹ năng thực hành nghề nghiệp: Thiết lập công thức thức ăn hỗn hợp bằng phần mềm tin học và máy tính; kiểm soát các công đoạn nghiền, phối trộn, ép viên, bảo quản trong quy trình vận hành nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi.

Phương pháp giảng dạy và học tập

  • Cách tiếp cận sư phạm: Kết hợp giảng dạy lý thuyết hóa sinh với các công thức toán học và số liệu thực nghiệm. Nội dung kiến thức được dẫn dắt từ bản chất phân tử (cấu tạo axit amin, axit béo, liên kết hóa học) đến ứng dụng thực tiễn trong khẩu phần ăn của từng nhóm vật nuôi.
  • Bài tập và bài toán thực tế:
    • Bài tập tính toán độ ẩm thức ăn để điều chỉnh nồng độ năng lượng trao đổi (ví dụ: điều chỉnh độ ẩm hạt ngô từ 12,5% xuống 10% giúp tăng năng lượng trao đổi từ 3295 lên 3389 Kcal/kg, giảm nhu cầu bổ sung dầu mỡ cho gia súc non).
    • Bài tập thiết lập tỷ lệ axit amin trong khẩu phần gà thịt và lợn sinh trưởng dựa trên bảng tiêu chuẩn protein lý tưởng.
    • Bài toán tính nhu cầu nước uống dựa trên khối lượng vật chất khô thu nhận và nhiệt độ môi trường.
  • Tình huống thực nghiệm: Giáo trình phân tích các thí nghiệm điển hình như nghiên cứu của Bixon về việc thiếu hụt Tryptophan làm lợn choai giảm khối lượng 967 g/tuần và phục hồi tăng trọng 4515 g/tuần khi được bổ sung đầy đủ; các ca ngộ độc nitrat ở bò ăn cây cao lương hoặc ngộ độc chất chống dinh dưỡng gossipol trong khô dầu bông.
  • Phương pháp đánh giá: Đánh giá thông qua bài tập lớn xây dựng công thức thức ăn hỗn hợp hoàn chỉnh cho một đối tượng vật nuôi cụ thể; kiểm tra tự luận/trắc nghiệm về chuyển hóa dinh dưỡng và kỹ thuật phân tích chất lượng thức ăn.
  • Hướng dẫn tự học: Sinh viên sử dụng hệ thống bảng số liệu tra cứu (Bảng 1.1 đến 1.13) để tự rèn luyện kỹ năng tính toán khẩu phần, so sánh thành phần dinh dưỡng giữa các nguồn nguyên liệu thực vật và động vật.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Hệ thống hóa mô hình Protein lý tưởng: Cập nhật chi tiết số liệu tỷ lệ cân đối axit amin so với Lysin đối với lợn sinh trưởng, gà sinh trưởng (các giai đoạn 1-21 ngày, 22-42 ngày, 43 ngày đến giết mổ) và gà đẻ (dẫn theo công trình của Từ Quang Hiển và cộng sự, 2013).
  • Mở rộng nguồn nguyên liệu khoáng và dạng hữu cơ: Cung cấp thông số kỹ thuật chi tiết của các muối khoáng vô cơ (Bảng 1.8, 1.9, 1.10) và các phức hợp khoáng - axit amin (Cu-L-phenylalanin, Cu-L-valin, Cu-L-tirozin, Fe-dextran) giúp nâng cao tỷ lệ hấp thu ở đường tiêu hóa.
  • Tích hợp công nghệ tin học trong sản xuất thức ăn: Giáo trình đưa nội dung ứng dụng phần mềm máy tính chuyên dụng vào quy trình tối ưu hóa công thức thức ăn hỗn hợp, giảm thiểu thời gian tính toán thủ công.
  • Mở rộng phạm vi đối tượng sang thức ăn thủy sản: Bên cạnh các vật nuôi truyền thống (lợn, trâu bò, gia cầm, ngựa, cừu), quy trình sản xuất thức ăn hỗn hợp công nghiệp trong Chương V đã bổ sung dây chuyền và tiêu chuẩn công nghệ sản xuất thức ăn cho thủy sản.
  • Dữ liệu thực nghiệm thực tiễn tại Việt Nam: Tài liệu tích hợp các kết quả nghiên cứu trong nước về chế biến, bảo quản thức ăn củ quả, kỹ thuật gieo trồng và ủ chua các giống cỏ hòa thảo, cỏ họ đậu phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên đại học: Phục vụ sinh viên từ năm thứ 2 và năm thứ 3 thuộc các ngành: Chăn nuôi, Bác sĩ Thú y, Khoa học Thú y, Nuôi trồng thủy sản, Nông nghiệp công nghệ cao.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Sinh viên cần hoàn thành các học phần Hóa học đại cương/vô cơ - hữu cơ, Hóa sinh học động vật và Sinh lý học động vật để tiếp thu các cơ chế trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng.
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chính khóa, định hướng khung bài giảng lý thuyết, biên soạn bài tập tính toán khẩu phần và hướng dẫn thực hành xưởng sản xuất thức ăn chăn nuôi.
  • Kỹ sư và cán bộ kỹ thuật: Là tài liệu tham khảo cho kỹ sư chăn nuôi, cán bộ kỹ thuật tại các nhà máy chế biến thức ăn gia súc - gia cầm - thủy sản, các trang trại chăn nuôi công nghiệp trong việc tra cứu định mức dinh dưỡng, lập công thức premix và kiểm soát quy trình sản xuất.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?
Tài liệu được biên soạn cho sinh viên bậc đại học khối ngành Chăn nuôi, Thú y, Thủy sản; đồng thời là tài liệu tra cứu chuyên môn cho giảng viên, kỹ sư và cán bộ kỹ thuật tại các cơ sở sản xuất thức ăn chăn nuôi.

2. Cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học?
Người học cần nắm vững kiến thức Hóa học (vô cơ, hữu cơ), Hóa sinh học động vật (cấu trúc protein, lipit, carbohydrate, enzyme) và Sinh lý học tiêu hóa của gia súc, gia cầm.

3. Giáo trình có điểm gì khác biệt so với các tài liệu khác?
Giáo trình cung cấp các bảng số liệu định lượng chi tiết về thành phần nguyên liệu, định mức nhu cầu dinh dưỡng cho từng loài/lứa tuổi vật nuôi, phương pháp tính toán protein lý tưởng và quy trình công nghệ sản xuất thức ăn hỗn hợp cho cả gia súc, gia cầm lẫn thủy sản.

4. Phương pháp tự học giáo trình như thế nào để đạt hiệu quả?
Người học nên kết hợp nghiên cứu lý thuyết cơ chế chuyển hóa trong Chương I với giải các bài tập tính toán nhu cầu dinh dưỡng ở Chương III; sau đó vận dụng dữ liệu nguyên liệu tại Chương IV để thực hành thiết lập công thức thức ăn hoàn chỉnh bằng máy tính và phần mềm theo hướng dẫn ở Chương V.

5. Giáo trình có tích hợp các tài liệu nghiên cứu tham khảo không?
Giáo trình trích dẫn và kế thừa dữ liệu từ các công trình nghiên cứu khoa học chuyên ngành trong và ngoài nước, tiêu biểu như nghiên cứu của Paquay (1970), Henning (1976), Anke (1977), Bixon, Từ Quang Hiển và cs. (2013), Phạm Đức Chương và cs. (2003).


Kết luận

Giáo trình Thức ăn và Dinh dưỡng gia súc (2023) của GS. TS. Từ Quang Hiển và PGS. TS. Từ Trung Kiên là tài liệu học thuật hoàn chỉnh, chuẩn hóa toàn bộ khối kiến thức từ lý thuyết hóa sinh dinh dưỡng, phương pháp đánh giá giá trị thức ăn, xác định định mức nhu cầu vật nuôi đến công nghệ chế biến và sản xuất thức ăn chăn nuôi quy mô công nghiệp.

Lộ trình học tập đề xuất: $$\text{Cơ sở dinh dưỡng (Chương I)} \longrightarrow \text{Đánh giá thức ăn & Năng lượng (Chương II)} \longrightarrow \text{Nhu cầu sinh lý (Chương III)} \longrightarrow \text{Nguyên liệu & Sản xuất hỗn hợp/Thô xanh (Chương IV, V, VI)}$$

Người học có thể kết hợp tài liệu này với các tiêu chuẩn quốc gia (TCVN) về thức ăn chăn nuôi và các phần mềm lập công thức khẩu phần để hoàn thiện năng lực chuyên môn trong lĩnh vực dinh dưỡng và công nghệ thức ăn chăn nuôi.