CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. NHU CẦU NĂNG LƯỢNG VÀ PROTEIN CỦA LỢN 1. Nhu cầu năng lượng Khái niệm năng lượng Năng lượng là nhiệt lượng sản sinh ra trong quá trình đốt cháy các hợp chất hữu cơ và biểu thị bằng calori hoặc joule (J). Calori (cal) là lượng nhiệt cần thiết để làm nóng 1 g nước từ 16,5 đến 17,50C.
Joule (J) cũng là đơn vị biểu thị năng lượng và có thể chuyển đổi calori sang joule theo tỷ lệ 1 cal = 4,184 J. - Năng lượng thô (Gross energy: GE) Năng lượng thô là năng lượng được giải phóng ra khi oxy hoá hoàn toàn một đơn vị thức ăn. Năng lượng thô của một loại thức ăn phụ thuộc vào hàm lượng của carbohydrate, chất béo và chất đạm trong thức ăn. Carbohydrate cho 3,7 (đường) đến 4,2 (tinh bột) kcal/g; protein cho 5,6 kcal/g; chất béo cho 9,4 kcal/g.
Mặc dù hàm lượng của các hợp chất này trong thức ăn khác nhau, tuy nhiên do sự chiếm ưu thế của carbohydrate nên các loại thức ăn sử dụng cho vật nuôi thay đổi rất ít về năng lượng thô, ngoại trừ các loại thức ăn giàu chất béo. Do đó, năng lượng thô của một loại thức ăn nào đó gần giống nhau cho các đối tượng lợn khác nhau. GE được xác định bằng một thiết bị bom năng lượng (bomb calorimeter). Mẫu thức ăn được đặt trong buồng và được đốt cháy bằng dòng điện.
Lượng nhiệt giải phóng ra được tính toán từ sự gia tăng nhiệt độ, khối lượng mẫu và sự thay đổi nhiệt của nước và buồng đốt. - Năng lượng tiêu hóa (Digestive energy: DE) Năng lượng tiêu hoá là phần năng lượng mà bản thân con vật tiêu hoá, hấp thu được từ năng lượng thô của thức ăn. Giá trị này là hiệu số giữa năng 5 lượng thô trong thức ăn và năng lượng thô bị đào thải qua phân. Giá trị năng lượng tiêu hoá thường sẵn có ở các loại thức ăn thông dụng.
DE đã được sử dụng để biểu thị nhu cầu năng lượng của lợn và giá trị năng lượng nguyên liệu thức ăn cho lợn. - Năng lượng trao đổi (Metabolic energy: ME) Năng lượng trao đổi là năng lượng tiêu hoá trừ đi phần năng lượng mất đi ở dạng khí và nước tiểu. Tuy nhiên, đối với lợn, lượng năng lượng mất đi ở dạng khí thải thường không đáng kể và khó xác định, thông thường chiếm khoảng 0,4% - 3,0% tổng giá trị năng lượng tiêu hóa và dạng khí tiêu hóa (chủ yếu là CH4) tăng theo thể trọng và hàm lượng xơ trong khẩu phần (ARC, 1981; Noblet và cs. Thông thường giá trị ME ở nguyên liệu thức ăn cho lợn chiếm khoảng 94 - 97%, trung bình là 96% so với năng lượng tiêu hoá (ARC, 1981).
Bằng cách bố trí thí nghiệm trên gia súc người ta tiến hành thu phân, thu nước tiểu và tính toán năng lượng trao đổi của thức ăn. Việc xác định năng lượng trao đổi cũng có thể thực hiện gián tiếp thông qua chất chỉ thị giống như xác định năng lượng tiêu hoá. - Năng lượng nhiệt (Heat Increment- HI) Năng lượng nhiệt là lượng nhiệt tăng lên sau khi cho gia súc ăn. HI bao gồm nhiệt lượng sản sinh ra do quá trình ăn, tiêu hóa, hấp thu và một số hoạt động vật lí khác (hình thành sản phẩm, bài tiết chất thải…).
Gia súc cần năng lượng do ôxy hóa dinh dưỡng để đảm bảo các hoạt động ăn bao gồm: nhai, nuốt và tiết nước bọt. Nói chung, HI phụ thuộc vào bản chất của thức ăn, loại gia súc và chức năng sinh lý. Năng lượng nhiệt còn phụ thuộc vào môi trường, thành phần dinh dưỡng khẩu phần và thức ăn sinh lý của con vật. Con vật sống trong môi trường lạnh (nhiệt độ giới hạn dưới), nhiệt sản xuất trong quá trình chuyển hóa phải tăng lên để giữ ấm cho cơ thể (duy trì thân nhiệt ổn định).
- Năng lượng thuần (Net energy: NE) 6 Năng lượng thuần là hiệu số giữa năng lượng trao đổi và năng lượng mất đi dưới dạng nhiệt (HI). Mặc dù rất khó đo, năng lượng thuần là loại năng lượng tốt nhất để động vật sử dụng cho nhu cầu duy trì và sản xuất. Đối với lợn được nuôi bằng thức ăn truyền thống và ở trong môi trường nhiệt độ trung bình, tỷ lệ giữa NE và ME thường đạt lần lượt từ 0,66 đến 0,75 so với năng lượng thô (Noblet và cs. Năng lượng thô (GE) - 100% Năng lượng phân 20% Tổng nhiệt năng 38% Năng lượng tiêu hóa (DE) – 80% Năng lượng nước tiểu, khí 4% (2-8) Năng lượng trao đổi (ME) - 76% Sinh nhiệt 18% (15-25) THỊT Năng lượng duy trì Năng lượng thuần (NE) - 58% Năng lượng tích lũy 20% (18-22) 38% (35-50) Nguồn: Manzanilla (2014) Hình 1.
Sơ đồ tóm tắt về sử dụng năng lượng ở lợn Nhu cầu năng lượng của lợn nái - Nhu cầu năng lượng của lợn cái hậu bị: Lợn cái hậu bị cần được cho ăn tự do cho tới khi được chọn vào đàn giống, với khối lượng cơ thể khoảng 100 kg, cho phép đánh giá được tỷ lệ phát triển và tích lũy nạc. Sau khi đã được lựa chọn vào đàn giống, năng lượng ăn vào cần được hạn chế nhằm đạt được khối lượng yêu cầu khi sử dụng làm giống (Wahlstrom, 1991). Năng lượng cho sản xuất bao gồm năng lượng tích lũy tổ chức nạc và năng lượng tích lũy tổ chức mỡ. Nguồn cung cấp năng lượng cho lợn nái hậu bị có thể lấy từ cám gạo, bột ngô, bột sắn, bột rễ củ và các phế phụ phẩm khác trong nông nghiệp cũng như trong công nghiệp chế biến thực phẩm.
7 Miller và cs. (2011) cho biết, lợn nái hậu bị nuôi trong chế độ ăn hạn chế năng lượng có tuổi thọ cao hơn và có thể sinh ra con với khối lượng lớn hơn (Barnett và cs. Ý tưởng về việc hạn chế năng lượng trong quá trình phát triển lợn cái hậu bị dựa trên tiền đề rằng việc hạn chế lượng năng lượng có thể chuyển hóa sẽ dẫn đến giảm sự lắng đọng chất béo, nhưng sự tích tụ cơ bắp có thể không bị ảnh hưởng (Miller và cs. Hơn nữa, người ta kết luận rằng việc hạn chế năng lượng trong quá trình phát triển lợn cái hậu bị làm tăng lượng thức ăn ăn vào trong thời kỳ nuôi con (Winkel và cs.
Theo NRC (1998, 2012), mật độ năng lượng trong thức ăn của lợn cái hậu bị dao động từ 3265 - 3300 kcal ME/kg. Trong khi đó, Close và cs. (2004) cho biết, giá trị này là 3250 và 3100 kcal ME/kg, tương ứng với lợn cái hậu bị giai đoạn 30 - 60 kg và 61 kg - phối giống. - Nhu cầu năng lượng của lợn nái mang thai: Nhu cầu thức ăn và năng lượng cho nái mang thai là rất khác nhau và phụ thuộc vào khối lượng cơ thể, mức tăng khối lượng và thời gian mang thai, các điều kiện nuôi dưỡng chăm sóc khác nhau.
Aherne và Kirwood (1985), gợi ý rằng nái mang thai cần được chăm sóc tốt và cho ăn sao cho cơ thể lợn mẹ có thể tăng khối lượng được 25 kg trong thời gian mang thai đối với ít nhất 3 đến 4 lứa đầu. Khối lượng của nhau thai và các chất khác trong bào thai phải đạt khoảng 20 kg, như vậy tổng khối lượng cơ thể tăng lên trong thời gian có chửa là 45 kg (Noblet và cs. Để đạt được khối lượng tăng lên của cơ thể mẹ và bào thai như trên, nói chung phải cung cấp 6 Mcal ME/ngày và không ảnh hưởng gì đến số con đẻ ra cũng như tăng khối lượng lợn mẹ (ARC, 1981). Lợn nái trong thời kỳ mang thai nhu cầu năng lượng hàng ngày là tổng nhu cầu năng lượng cho duy trì, cho tích lũy protein, tích lũy mỡ và điều hòa thân nhiệt.
Nhu cầu năng lượng duy trì hàng ngày cho lợn nái mang thai được 8 tính bằng 106 kcal ME/kg BW0,75 (hay 110 kcal DE/kg với BW0,75) (NRC, 1998). Trước khi sinh con, năng lượng cần thiết để duy trì, chiếm 50% đến 83% tổng nhu cầu hàng ngày (Feyera và Theil, 2017). Dựa trên số liệu của Beyer và cs. (1994) các sản phẩm thụ thai gắn liền với mỗi bào thai ước nặng 2,28 kg và chứa 246 g protein.
Lượng tăng lên còn lại ở nái chửa là lượng tăng khối lượng cơ thể mẹ, bao gồm cả nạc và mô mỡ. Theo dữ liệu của Beyer và cs. Tổng lượng protein và mỡ tích lũy hàng ngày được tính toán với giả thiết thời gian mang thai là 115 ngày. Tiêu hao năng lượng cho tích lũy protein được giả định là 10,6 kcal ME/g và cho tích lũy mỡ là 12,5 kcal ME/g.
Nhu cầu năng lượng hàng ngày cho mỗi bào thai là 35,8 kcal ME (NRC, 1998). Ở môi trường lạnh, lợn nái đòi hỏi được bổ sung một lượng năng lượng. Trong mô hình này, nhiệt độ lý tưởng là nhiệt độ trung bình trong 24 giờ là 200C. Theo tính toán, một lợn nái với khối lượng khi chửa trung bình là 200 kg mỗi ngày sẽ cần một lượng khoảng 240 kcal ME bổ sung (250 kcal DE) với mỗi 10C dưới 200C.
Không có tính toán với nhiệt độ môi trường trên 200C (NRC, 1998). Lợn nái được ăn tự do trong thời gian mang thai sẽ ăn vào lượng năng lượng nhiều hơn mức cần thiết cho duy trì và nuôi dưỡng bào thai, điều này làm cơ thể mẹ béo lên do tích lũy mỡ. Điều này dẫn đến lượng thức ăn ăn vào của lợn nái nuôi con giảm, tăng hao mòn lợn nái và thời gian động dục trở lại kéo dài (William và cs. Vì vậy cần hạn chế năng lượng trong giai đoạn mang thai để kiểm soát tăng khối lượng.
9 Nghiên cứu của Noblet và cs. (1990) cho thấy ở nái mang thai từ lứa 5 trở đi thì nhu cầu dinh dưỡng không phụ thuộc vào khối lượng khi phối. Theo tác giả, nhu cầu năng lượng cho lợn nái mang thai từ lứa 1 tới lứa 4 có khối lượng phối tương ứng 104, 136, 152, 163, 172 kg là là 6455, 6695, 6815, 6815, 6815 kcal ME/ngày. Khuyến cáo của NRC (1998) cho rằng lợn nái mang thai có khối lượng phối 125, 150, 175, 200 kg có nhu cầu năng lượng: 6395, 6015, 6150, 6275 kcal ME/ngày.
- Nhu cầu năng lượng của nái nuôi con: Nhu cầu năng lượng hàng ngày của nái nuôi con bao gồm nhu cầu cho duy trì (MEm), nhu cầu tiết sữa và cho điều hòa thân nhiệt. Cũng giống như đối với nái chửa nhu cầu năng lượng cho duy trì hàng ngày của nái nuôi con được tính bằng 106 kcal ME/kg BW0,75 (hay 110 kcal DE/kg BW0,75) (NRC, 1998).