CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của đề tài 1. Cơ sở khoa học về tiêu hoá và hấp thu protein của lợn 1. Đặc điểm cơ bản về sinh lý tiêu hoá của lợn Lợn là loài gia súc có cấu trúc dạ dày đơn.
Môi trường dạ dày có axit (pH = 2,0-2,5) do dịch vị tiết ra. pH dịch vị thấp phù hợp điều kiện hoạt động của pepsin để phân giải protein thành các sản phẩm trung gian như albumoz, pepton và một lượng nhỏ axit amin (Nguyễn Xuân Tịnh và cs, 1996 [28]). Ruột non của lợn chứa dịch tụy, dịch ruột và dịch mật, có môi trường kiềm tính với pH trong khoảng 7,8 – 8,7 trong đó chỉ có dịch tụy và dịch ruột chứa đủ các enzyme tiêu hóa triệt để các chất dinh dưỡng trong thức ăn. Nhờ vậy, ruột non là bộ phận của cơ quan tiêu hóa chứa đầy đủ enzyme thủy phân các chất dinh dưỡng trong thức ăn thành chất dinh dưỡng đơn giản nhất mà cơ thể hấp thu trực tiếp qua thành ruột vào máu.
Trong tất cả các chất dinh dưỡng thì protein là đại phân tử có cấu tạo phức tạp nhất nên phức hệ enzyme thủy phân protein (gọi chung proteinaza) cũng hết sức phức tạp và được chia làm các nhóm khác nhau tùy theo khả năng và mức độ phân giải của từng enzyme, trong đó: Nhóm 1 gồm các enzyme pepsin của dịch vị, trypsin và kimotrypsin của dịch tụy, erepxin của dịch ruột, nhóm này thủy phân protein thành các peptit ngắn 6-8 axit amin. Nhóm 2 là nhóm enzyme phân giải peptit. Nhóm 3 là nhóm enzyme thủy phân protein của tổ chức liên kết như elastaza thủy phân elastin. Nhóm 4 là nhóm enzyme thủy phân protein nhân tế bào (Hoàng Toàn Thắng và Cao Văn, (2006) [39].
Dịch mật không chứa enzyme tiêu hóa, nhưng nó hỗ trợ các hoạt động tiêu hóa và hấp thu, nhất là tiêu hóa mỡ. Ruột non có cấu tạo đặc biệt, thích ứng cao với tiêu hóa và hấp thu thức ăn. Dọc niêm mạc ruột có các tuyến ruột phát triển tiết dịch ruột theo kiểu toàn tiết, tức là các tế bào tuyến chứa đầy enzyme từ niêm mạc ruột bong ra theo chu kỳ rơi thẳng vào xoang ruột tạo ra nguồn nitơ nội sinh. Đây là một đặc điểm gây ảnh n 5 hưởng tới tính chính xác trong các kết quả thử mức tiêu hóa protein ở lợn mà ta không thể loại trừ.
Ở ruột già của lợn có hệ vi sinh vật cộng sinh trong manh tràng và kết tràng có khả năng phân giải chất xơ. Ruột già không tiết enzyme, mà chỉ tiếp tục phân giải thức ăn nhờ enzyme ở ruột non. Tỷ lệ tiêu hóa này cao hay thấp phụ thuộc vào thời gian lưu thức ăn ở ruột già (12 - 16 giờ). Tính trung bình có 14% chất xơ, 12% protein và 9% mỡ còn lại trong dưỡng chất được tiêu hóa ở ruột già.
Hoạt động chủ yếu của ruột già là sự lên men chất xơ do tác động của hệ vi sinh vật ở manh tràng, kết tràng và hoạt động phân hủy protein thừa trong thức ăn bởi các vi khuẩn gây thối tạo thành các chất độc crezon, fenol, indol, scatol. Các chất độc này được hấp thu vào máu và giải độc ở gan. Nếu quá nhiều sẽ gây tình trạng ngộ độc đường tiêu hóa làm cho lợn bị ỉa chảy, chất thải có mùi thối khó chịu, làm ô nhiễm môi trường bởi các chất khí SO2, H2S. Như vậy, trong mọi trường hợp sự lên men bởi vi sinh vật ruột già ở manh tràng, kết tràng lợn đều tạo ra sinh khối vi sinh vật thải ra ngoài theo phân và nguồn nitơ này cùng với nitơ thừa trong thức ăn gây ra sai số đáng kể trong việc xác định tỷ lệ tiêu hóa thực của nitơ trong thức ăn ăn vào.
Điều này bắt buộc các nhà dinh dưỡng học phải nghiên cứu loại trừ trong các phương pháp thí nghiêm thử mức tiêu hóa (Hoàng Toàn Thắng và Cao Văn, 2006 [39]). Hoạt động tiêu hóa của lợn vào ban ngày thường lớn hơn ban đêm và thời gian thức ăn lưu lại trong đường tiêu hóa ở lợn khoảng 24 giờ. Tuy nhiên, có một phần nhỏ thức ăn sẽ thải trong khoảng 4-5 ngày (Trần Văn Phùng và cs, 2004 [24]). Tiêu hóa, hấp thu và sử dụng protein trong cơ thể lợn Trước hết, protein sẽ được phức hệ enzyme proteaza trong dạ dày và ruột non phân giải tới dạng sản phẩm cuối cùng là axit amin.
Tiếp theo các axit amin này được hấp thu qua vách nhung mao ruột vào máu để về gan và tới các mô bào cơ thể tham gia các phản ứng tổng hợp protein đặc trưng trong các mô bào, trong đó phần lớn là protein của mô bào cơ vân cấu thành mô nạc trong sản phẩm thịt lợn. n 6 Các nghiên cứu cho thấy sự hấp thu axit amin xảy ra ở đoạn cuối tá tràng, đoạn đầu của không tràng và hồi tràng. Các axit amin từ xoang ruột đi vào tế bào bằng phương pháp khuyếch tán qua các vi kênh của nhung mao sau đó nhờ hệ thống vật tải chuyển vào tế bào theo cơ chế vận chuyển tích cực ngược chiều bậc thang nồng độ và điện thế (Nguyễn Tài Lương, 1981)[17]. - Hiệu suất hấp thu và sử dụng protein chịu ảnh hưởng của một số yếu tố như: + Nồng độ axit amin: Khi nồng độ axit amin trong ruột tương ứng ở máu thì tốc độ hấp thu cao nhất.
+ Cơ thể hấp thu axit amin với tỷ lệ cân đối theo một tương quan nhất định giữa các loại axit amin. Loại nào vượt quá mức tương quan đó thì cơ thể không hấp thu và thải ra ngoài. Điều này có ý nghĩa khi phối hợp thức ăn phải cân đối tỷ lệ axit amin cho phù hợp. + Tính chọn lọc trong quá trình hấp thu: Do sự hấp thu được điều tiết bằng thần kinh và hormon nên những axit amin nào hấp thu vào cơ thể, mà được sử dụng ngay, thì hấp thu nhanh.
Ví dụ: Methionine hấp thu nhanh gấp 3 lần Cystein; L- histidine hấp thu nhanh gấp 6 lần so với D-histidine. + Ảnh hưởng của vitamin: Các vitamin B1, B6 cần thiết cho quá trình trao đổi chất của trung tâm gắn nối và chất vận chuyển, khi thiếu những vitamin này sự hấp thu bị trở ngại. + Ảnh hưởng của đường: Trong 4 trung tâm gắn nối vận chuyển axit amin và đường có một trung tâm chung cho cả 2 loại cơ chất nên nếu đường ruột có nồng độ glucose, galactose cao thì gây ức chế hấp thu leucine (Hoàng Toàn Thắng, Cao Văn, 2006 [39]). - Những nhân tố ảnh hưởng tới chức năng tiêu hóa ở lợn: + Ảnh hưởng của giống, di truyền: Bản chất di truyền của loài, giống, cá thể cũng ảnh hưởng tới hiệu suất tiêu hóa hấp thu và sử dụng protein trong cơ thể lợn.
Điều này có liên quan tới kiểu trao đổi chất hình thành trong quá trình thích nghi của loài, giống lợn tới điều kiện thức ăn trong lịch sử hình thành giống. Ở lợn hướng nạc khả năng tiêu hóa, hấp thu sử dụng protein cao hơn lợn hướng mỡ, thể n 7 hiện ở khả năng phân tiết và hoạt tính các enzyme thủy phân protein trong dịch tụy và dịch ruột của lợn. Đây là một đặc tính đã được quan tâm chọn lọc qua sự ổn định sinh lý tiêu hóa, khi tăng lượng protein khẩu phần, để thúc đẩy tăng trưởng phần nạc trong thịt lợn. + Ảnh hưởng của chế độ thức ăn và kỹ thuật cho ăn: * Chế độ ăn và kỹ thuật cho ăn cũng ảnh hưởng tới lượng dịch tiết ra.
Corring và Saucier, 1972 (dẫn theo Trần Cừ, 1987 [3]) đã thí nghiệm cho lợn ăn các mức protein khác nhau cho thấy rằng, lượng tiết dịch cũng như hoạt tính của men kimosine tăng rõ rệt. Từ đó các tác giả cho rằng có sự thích ứng của enzyme trong dịch tuỵ với sự thay đổi của chế độ dinh dưỡng nói chung và chế độ dinh dưỡng protein nói riêng. Còn Grossman, 1942 và Rebout, 1966 (dẫn theo Trần Cừ, 1987 [3]) cho rằng enzyme kimosine đáp ứng được tất cả sự thay đổi về thành phần protein của thức ăn theo chiều hướng thích ứng với sự tăng mức protein khẩu phần, hàm lượng protein của khẩu phần càng cao, hoạt tính của enzyme càng tăng mạnh. Qua đó, chúng tôi có thể nhận xét rằng, quá trình chọn lọc đặc tính di truyền về tăng trọng phần nạc của lợn gắn liền với sự thay đổi hoạt tính của enzyme trong những điều kiện tương thích để phù hợp với sự gia tăng hàm lượng protein trong khẩu phần.
* Chế độ ăn và kỹ thuật cho ăn ảnh hưởng tới hoạt tính enzyme tiêu hóa: Về ảnh hưởng này Teletnep, 1960 (Dẫn theo Trần Cừ, 1987 [3]) đã nghiên cứu hoạt động tiết enzyme tiêu hóa của tuyến tụy và thấy hoạt lực men proteaza phụ thuộc vào cường độ tiết của tuyến tuỵ và thành phần khẩu phần. Với loại khẩu phần được cân bằng tốt về thành phần dinh dưỡng tương ứng với khối lượng cơ thể và tuổi của lợn, thì lượng trypsine biến động rất ít. * Mặt khác chế độ ăn và kỹ thuật cho ăn ảnh hưởng đến quá trình tiêu hóa: Điều này chính là ảnh hưởng đến hiệu quả tiêu hóa protein trong dạ dày lợn, ảnh hưởng của tỷ lệ giữa gluxit và chất chứa nitơ trong khẩu phần ăn. Năm 1979, Trần Cừ khi nghiên cứu ảnh hưởng của khẩu phần cùng mức protein đến sự tiêu hoá nitơ ở ruột non của lợn, đã thấy rằng, khẩu phần có các loại thức ăn khác nhau thì hàm lượng các dạng nitơ trong nhũ chấp ruột là khác nhau.
Điều này ảnh hưởng trực tiếp n 8 đến khả năng hấp thu, sử dụng nitơ ở đường tiêu hoá. Vì thế, nó đòi hỏi sự nghiên cứu về các mức protein khác nhau, trên cở sở giữ ổn định hàm lượng và tỷ lệ một số axit amin thiết yếu. + Ảnh hưởng của thành phần dinh dưỡng trong khẩu phần tới khả năng tiêu hóa ở lợn: Thành phần dinh dưỡng của khẩu phần xét theo quan điểm hiện đại là sự cân đối chung về số lượng và chất lượng của các chất dinh dưỡng như năng lượng, protein, axit amin, khoáng, vitamin, tinh bột, mỡ với một tỷ lệ thích hợp, nhằm đảm bảo cho hiệu quả tiêu hoá chung và lợi dụng thức ăn cao trong đó có tiêu hóa protein góp phần giảm giá thành và chi phí thức ăn. Trong các quan hệ cân bằng giữa các thành phần dinh dưỡng, người ta thường quan tâm nhất đến quan hệ protein/năng lượng; axit amin/năng lượng, hàm lượng chất xơ tối đa.
Sự cân đối dinh dưỡng trong khẩu phần được xây dựng cho các đối tượng lợn và đưa thành tiêu chuẩn ăn.