Chương 1 sẽ trình bày một số khái niệm cơ bản về thức ăn và dinh dưỡng, và các phương pháp xác định thành phần hoá học của thức ăn. Yêu cầu sinh viên nắm vững nội dung và vận dụng để trả lời đầy đủ các câu hỏi ở cuối chương.1 Thức ăn là gì? Thức ăn là từ ngữ thường được sử dụng hàng ngày và khái niệm thức ăn đã được đề cập trong nhiều tài liệu. Ví dụ, người ta nói rau muống, cám gạo, bột ngô, bột cá, bột đỗ tương. là thức ăn cụ thể vì những nguyên liệu này được vật nuôi ăn vào để đảm bảo sự sống và tạo ra sản phẩm như thịt, sữa… Nói chung, thuật ngữ “thức ăn – food hay feed” để mô tả những vật liệu có khả năng ăn được nhằm cung cấp chất dinh dưỡng cho con người và gia súc.
“Feed” thường sử dụng trong thức ăn gia súc. Để khái quát, chúng ta có thể định nghĩa thức ăn như sau: Thức ăn là những sản phẩm thực vật, động vật và khoáng vật được cơ thể gia súc ăn vào, tiêu hóa, hấp thu và sử dụng cho các mục đích khác nhau của cơ thể. 17 Trong thực tế không phải tất cả các vật liệu ăn vào đều có thể được tiêu hóa như nhau hay hoàn toàn được tiêu hóa ở các vật nuôi khác nhau. Sự khác nhau về khả năng tiêu hóa và sử dụng đã làm cho giá trị dinh dưỡng của thức ăn khác nhau.
Ví dụ, cỏ khô và cỏ tự nhiên là những thức ăn khó tiêu hóa nhưng cám gạo, bột cá. dễ tiêu hóa đối với lợn. Trong khi, cỏ và rơm khó tiêu hóa đối với lợn thì dễ tiêu hóa ở bò, trâu… Điều này cho thấy, giá trị của thức ăn khác nhau theo đối tượng sử dụng. Dinh dưỡng là gì? Trong từ điển, dinh dưỡng được khái niệm như là những bước chuyển tiếp nhờ đó mà cơ thể sống đồng hóa các chất dinh dưỡng trong thức ăn và sử dụng chúng cho duy trì, cho sinh trưởng và tạo sản phẩm.
Đó là khái niệm chung nhất cho cả thực vật và động vật. Khái niệm đơn giản hơn về dinh dưỡng, đó là những quá trình hóa học và sinh lý của sự chuyển hóa thức ăn thành các tổ chức mô và hoạt chất sinh học của cơ thể. Các quá trình này bao gồm sự thu nhận thức ăn, sự tiêu hóa và hấp thu các chất dinh dưỡng, vận chuyển các chất đã hấp thu đến tế bào và loại bỏ những chất cặn bã ra khỏi cơ thể. Vì vậy, hóa học, sinh hóa và sinh lý học là cơ sở của dinh dưỡng học và công cụ để nghiên cứu dinh dưỡng.
Dinh dưỡng học nghiên cứu các quá trình trên nhằm giúp cho cơ thể động vật chuyển hóa thức ăn thành sản phẩm chính một cách hiệu quả nhất. Vì vậy, mục đích của môn học dinh dưỡng là cung cấp kiến thức về vai trò các chất dinh dưỡng và nguyên lý xác định nhu cầu các chất dinh dưỡng cho động vật. Chất dinh dưỡng là gì? Chất dinh dưỡng là các nguyên tố hay hợp chất hóa học có trong khẩu phần làm thỏa mãn sự sinh sản, sinh trưởng, tiết sữa hay duy trì quá trình sống bình thường. Sáu nhóm chất dinh dưỡng đã được phân loại như sau: nước, protein và axit amin, carbohydrate, lipit, vitamin, và các nguyên tố khoáng.
Năng lượng mà tất cả gia súc đều cần được lấy từ mỡ, carbohydrate và từ các sản phẩm khử amin 18 của các amino axit. Các chất dinh dưỡng cung cấp cho tế bào: nước, các vật liệu, các hợp chất cấu trúc (da, cơ, xương, thần kinh, mỡ) và chất điều chỉnh quá trình trao đổi chất trong cơ thể. Gia súc cần hơn 40 chất dinh dưỡng khác nhau và được lấy từ khẩu phần thức ăn và có những chất bản thân cơ thể không tổng hợp được gọi là ”chất dinh dưỡng thiết yếu”, và một số chất bản thân có thể tổng hợp được gọi là “chất dinh dưỡng không thiết yếu”. Nhóm chất dinh dưỡng thiết yếu bao gồm: các axit amin thiết yếu, các axit béo thiết yếu và các khoáng thiết yếu (xem chi tiết ở các chương sau).
THÀNH PHẦN THỨC ĂN Bảng 1. Các chất dinh dưỡng mà gia súc, cây trồng và con người yêu cầu Chất dinh Cây Gia Chất dinh Cây Gia Người Người dưỡng trồng súc dưỡng trồng súc Nước x x x Khoáng (tiếp): Năng lượng x x x Kali x x x Carbohydrate x x x Selen x x x Mỡ: x x Silic x x x Axit linoleic x x Kẽm x x x Axit linolenic x x Nhôm x ? ? Protein: x x Brôm x ? ? Nitơ x Xêsi x Các axit amin: x x Stronti x Arginine x x Cadimi ? ? Histidine x x Thủy ngân ? ? Isoleucine x x Liti ? ? Leucine x x Chì ? ? Lysine x x Niken x ? Methionine x x Thiếc x ? Phenylalanine x x Vanadi x ? Prolin x x Vitamin: Threonine x x A x x Tryptophan x x C x x Valine x x D x x Khoáng: E x x Bo x x x K x x Canxi x x x B12 x x Coban x x x Biotin x x Đồng x x x Cholin x x Crôm x x x Folacin x x Clo x x x Niacin x x Flo x x x Axit pantotenic x x Sắt x x x Pyridoxin x x Iốt x x x Ribolavin x x Magiê x x x Myo-inositol ? ? Molypden x x x Phốt pho x x x ? Không đủ bằng chứng để nói rằng thực vật, động vật hoặc con người có nhu cầu. 20 Thức ăn gia súc phần lớn lấy từ sản phẩm thực vật. Thực vật nhờ quá trình quang hợp mà tổng hợp được các hợp chất hữu cơ phức tạp từ CO2 và H2O trong không khí, còn chất vô cơ lấy từ đất.
Nguồn năng lượng của thực vật được dự trữ dưới dạng hóa năng và gia súc có thể sử dụng và biến đổi cho phù hợp các mục đích khác nhau của cơ thể nó. Như vậy, gia súc và thực vật đều chứa các nhóm hợp chất hóa học tương tự nhau và chúng ta có thể nhóm chúng lại như ở bảng1. Nước Hàm lượng nước trong cơ thể gia súc rất khác nhau tùy theo theo tuổi. Gia súc non chứa 750-800 g nước/kg thể trọng, nhưng ở gia súc trưởng thành thì giá trị này còn 500 g.
Hàm lượng nước trong cơ thể luôn luôn ổn định và gia súc sẽ chết nhanh khi thiếu nước hơn là thiếu thức ăn. Nước giữ chức năng vô cùng quan trọng là dung môi để hòa tan các chất dinh dưỡng đến nuôi mô cơ, và chuyển chất thải từ mô cơ đến các cơ quan bài tiết. Nước còn giúp cơ thể điều nhiệt do nhiệt riêng của nước cao. Ngoài ra, nước cũng bị bốc hơi khỏi cơ thể qua phổi và qua da, chính vì vậy nó cũng góp thêm chức năng điều hòa nhiệt độ cơ thể.
Nước Carbohydrate Lipit THỨC ĂN Hữu cơ Protein và axit nucleic Axit hữu cơ Vật chất khô Vitamin Lignin hỗn hợp; axit hữu cơ; các hợp chất tạo màu, mùi và vị; hormone. Vô cơ: Thiết yếu: Ca, Cl, K, Mg, Na, P, S, Co, Cr, Cu, F, Fe, I, Mn, Mo, Ni, Se, Si, Sn, V, Zn Không thiết yếu: Ag, Al, Au, Bi, Ge, Hg, Pb, Rb, Sb, Ti Độc: As, Cd, F, Hg, Mo, Pb, Se, Si 21 Bảng 1. Thành phần hoá học một số thực vật và sản phẩm động vật (g/kg tươi) Nước Carbohydrate Lipit Protein Khoáng Rau muống 894 47 7 21 15 Cây ngô non 869,4 66,8 4 14 12 Hạt gạo tẻ 127,2 758 15 83,8 10 Hạt ngô tẻ 119 700,6 42,1 92,8 15 Sữa bò 876 47 36 33 8 Thịt nạc 720 6 44 215 15 Trứng 667 8 100 118 107 Nguồn: Viện chăn nuôi quốc gia (2001) Gia súc lấy nước từ ba nguồn khác nhau: nước uống, nước có trong thức ăn và nước trao đổi. Nước trao đổi được hình thành trong quá trình ôxy hóa các chất hữu cơ có chứa hydro.
Hàm lượng nước có trong thức ăn cũng rất khác nhau từ 60 g trong thức ăn tinh đến 900 g/kg trong một số củ, quả. Do khác nhau về hàm lượng nước trong thức ăn nên khi so sánh giá trị dinh dưỡng của thức ăn chúng ta thường biểu thị dưới dạng vật chất khô (bảng 1. Hàm lượng nước trong thực vật liên quan nhiều đến giai đoạn sinh trưởng: hàm lượng nước ở cây non cao hơn cây già; và môi trường sinh sống: hàm lượng nước ở thực vật thủy sinh cao hơn thực vật trên cạn. Gia súc mất nước thông qua 3 con đường chính, đó là thải qua phân, qua nước tiểu và qua mồ hôi, và một phần nhỏ qua hơi thở.
Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới, nước uống là vấn đề trở ngại cho người chăn nuôi, nhất là ở những vùng khô hạn quanh năm hoặc các mùa vụ khan hiếm nước. Thành phần hóa học của một số loại nguyên liệu (g/kg vật chất khô) Carbohydrate Lipit Protein Khoáng Cỏ non 685 40 175 100 Hạt lạc 214 478 285 23 Sữa bò 379 290 266 65 Thịt nạc 21 157 768 34 Trứng 24 300 355 321 Nguồn: Viện chăn nuôi quốc gia (2001) 22 2. Vật chất khô Vật chất khô (VCK) được chia thành hai nhóm: chất hữu cơ và chất vô cơ, tuy nhiên đối với một cơ thể sống khó để tách biệt hai nhóm này. Rất nhiều chất hữu cơ có chứa các chất vô cơ như là một thành phần cấu tạo của chúng.
Ví dụ, protein chứa lưu huỳnh, lipit và carbohydrate chứa phốt pho.3 cũng cho thấy sự khác nhau về thành phần VCK của thức ăn, hạt hòa thảo và cỏ chứa nhiều carbohydrate, còn hạt họ đậu chứa nhiều lipit và protein. Ngược lại, sản phẩm động vật chứa rất ít carbohydrate. Sự sai khác này do tế bào thực vật chứa nhiều xơ và tinh bột, còn tế bào động vật chứa nhiều protein và lipit. Hơn nữa, thực vật dự trữ năng lượng chủ yếu dưới dạng carbohydrate như là tinh bột và đường, còn động vật dự trữ dưới dạng mỡ.
Hàm lượng mỡ cơ thể gia súc cũng rất khác nhau và liên quan tới tuổi: gia súc già chứa nhiều mỡ hơn gia súc non. Hàm lượng lipit trong thực vật rất thấp, ví dụ trong cỏ 40-50 g/kg VCK. Ở cả động và thực vật, protein là chất chứa nitơ chủ yếu và lượng nitơ chiếm 16% trong protein. Ở thực vật, hầu hết protein có ở các enzyme (trừ các loại hạt cây bộ đậu) và hàm lượng protein cao ở cây còn non và giảm dần theo tuổi.
Ở động vật thì cơ, da, lông, móng và lông len chứa chủ yếu protein. Giống như protein, các axit nucleic là những hợp chất chứa nitơ và đóng vai trò quan trọng trong việc tổng hợp protein trong cơ thể sống.