Xác định tỷ lệ Lysine trên năng lượng trao đổi và nghiên cứu giảm Protein thô trên cơ sở cân đối một số axit amin thiết yếu trong thức ăn hỗn hợp của lợn con giai đoạn 28 đến 56 ngày tuổi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ------------------------ LÊ THỊ HÀ NGHIÊN CỨU GIẢM PROTEIN THÔ TRÊN CƠ SỞ CÂN ĐỐI MỘT SỐ AXIT AMIN THIẾT YẾU TRONG THỨC ĂN HỖN HỢP ĐẾN SINH TRƢỞNG CỦA LỢN CON GIAI ĐOẠN CAI SỮA - 56 NGÀY TUỔI LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Thái Nguyên - 2007 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ii ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ------------------------ LÊ THỊ HÀ XÁC ĐỊNH TỶ LỆ LYSINE TRÊN NĂNG LƢỢNG TRAO ĐỔI VÀ NGHIÊN CỨU GIẢM PROTEIN THÔ TRÊN CƠ SỞ CÂN ĐỐI MỘT SỐ AXIT AMIN THIẾT YẾU TRONG THỨC ĂN HỖN HỢP CỦA LỢN CON GIAI ĐOẠN 28 ĐẾN 56 NGÀY TUỔI LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Chăn nuôi Mã số: 60.62.40 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS - TS TRẦN VĂN PHÙNG Thái Nguyên - 2007 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên iii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình tạo điều kiện và đóng góp những ý kiến quý báu để trình và hoàn thiện luận văn này. Tôi xin trân trọng cảm ơn: Đảng uỷ - Ban giám hiệu nhà trường, Khoa sau đại học, Khoa Chăn nuôi - Thú y, các Thầy, Cô giáo Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, đặc biệt là Thầy giáo, Phó Giáo sư - TS Trần Văn Phùng trực tiếp hướng dẫn tôi. Tôi xin trân trọng cảm ơn Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Phú Thọ, trường Trung học Nông nghiệp Phú Thọ, Phòng Thí nghiệm Trung tâm - Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, Trại Chăn nuôi lợn nái ngoại Tân Thái, Trại Chăn nuôi lợn Cương Hường đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Để hoàn thành luận văn này tôi còn nhận được sự động viên, giúp đỡ của gia đình và bạn bè. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành trước mọi sự giúp đỡ quý báu đó. Thái nguyên, tháng 10 năm 2007 Tác giả Lê Thị Hà Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên iv LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Mọi sự giúp đỡ cho việc hoàn thành luận văn đều đã được cảm ơn. Các thông tin, tài liệu trình bày trong luận văn này đã được chỉ rõ nguồn gốc. Thái nguyên, tháng 10 năm 2007 Tác giả Lê Thị Hà Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên v MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG MỞ ĐẦU 1 1. Đặt vấn đề 1 2. Mục đích đề tài 2 Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 1.1. Cơ sở khoa học 3 1.1.1. Sử dụng con lai trong chăn nuôi lợn hiện nay 3 1.1.2. Đặc điểm tiêu hoá của lợn con giai đoạn sau cai sữa 7 1.1.3. Axit amin và vai trò với cơ thể lợn. 10 1.1.4. Sản xuất và sử dụng axit amin tổng hợp trong chăn nuôi lợn. 14 1.1.5. Protein lý tưởng và ứng dụng trong chăn nuôi lợn 17 1.1.6. Nhu cầu protein và lysine của lợn con: 27 1.1.7. Kỹ thuật sử dụng thức ăn cho lợn con theo mẹ và giai đoạn sau cai sữa 28 1.1.8. Vấn đề ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi hiện nay. 32 1.1.9. Vấn đề sử dụng khẩu phần ăn giảm protein có bổ sung thêm axit amin hiện nay 33 1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước. 35 1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước. 35 1.2.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước 39 Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 2.1. Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu 44 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 44 2.1.2. Địa điểm nghiên cứu 44 2.1.3.Thời gian nghiên cứu 44 2.2. Nội dung nghiên cứu 44 2.3. Phương pháp nghiên cứu 45 2.3.1. Phương pháp tiến hành các thí nghiệm 45 2.3.1.1. Nguyên tắc chung 45 2.3.1.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 1 46 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên vi 2.3.1.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm 2. 47 2.3.1.4. Phương pháp chế biến và phối trộn thức ăn thí nghiệm 52 2.3.1.5. Phương pháp nuôi dưỡng lợn nái và lợn con 52 2.3.2. Phương pháp phân tích thành phần hoá học của thức ăn 53 2.3.2.1. Phương pháp xác định vật chất khô. 53 2.3.2.2. Phương pháp xác định hàm lượng protein thô 53 2.3.2.3. Phương pháp xác định hàm lượng khoáng tổng số 53 2.3.2.4. Phương pháp xác định hàm lượng xelluloz tổng số 53 2.3.2.5. Phương pháp xác định hàm lượng lipit 53 2.3.2.6. Phương pháp phân tích axit amin trong nguyên liệu thức ăn 53 2.3.2.7. Phương pháp tính năng lượng trao đổi của thức ăn 54 2.3.3. Các chỉ tiêu theo dõi 54 2.3.4. Phương pháp theo dõi các chỉ tiêu 55 2.3.5. Phương pháp sử lý số liệu 56 Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 57 3.1. Kết quả thí nghiệm 1 57 3.1.1 Sinh trưởng tích luỹ của lợn thí nghiệm. 57 3.1.2. Sinh trưởng tuyệt đối và tương đối của lợn thí nghiệm 1 59 3.1.3. Tiêu tốn thức ăn/ 1 kg tăng khối lượng lợn con từ 28 - 56 ngày tuổi (kg) 61 3.1.4 Tiêu tốn protein và lysine/kg tăng khối lượng của lợn 62 3.1.5. Chi phí thức ăn/ 1 kg tăng khối lượng lợn con từ 28 - 56 ngày tuổi (đồng) 63 3.2. Kết quả thí nghiệm 2 66 3.2.1. Kết quả thí nghiệm 2a 66 3.2.1.1. Sinh trưởng tích luỹ của lợn thí nghiệm 2a 66 3.2.1.2. Sinh trưởng tương đối và sinh trưởng tuyệt đối của lợn thí nghiệm 2a 67 3.2.1.3 Tiêu tốn thức ăn / 1 kg tăng khối lượng của lợn thí nghiệm 2a 69 3.2.1.4 Tiêu tốn protein và lysine/kg tăng khối lượng của lợn 70 3.2.1.5. Chi phí thức ăn/ kg tăng khối lượng giai đoạn lợn con cai sữa đến 56 ngày tuổi 72 3.2.1.6 Lượng nitơ thải ra trong phân, nước tiểu và nồng độ một số khí độc hại 73 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên vii trong chuồng nuôi 3.2.2. Kết quả thí nghiệm 2b 74 3.2.2.1. Khả năng sinh trưởng tích lũy của lợn thí nghiệm 74 3.2.2.2. Sinh trưởng tuyệt đối và tương đối của lợn thí nghiệm 2b 76 3.2.2.3. Tiêu tốn thức ăn, protein và lysine /1kg tăng khối lượng lợn con thí nghiệm 2b 78 3.2.2.4. Chi phí thức ăn/1kg tăng khối lượng lợn con thí nghiệm 2b 80 3.2.2.5. Kết quả xác định hàm lượng nitơ thải ra trong phân và nước tiểu 81 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ ĐỀ NGHỊ 85 CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN KẾT QUẢ LUẬN VĂN 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 I. Tài liệu trong nước 88 II. Tài liệu nước ngoài 90 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Diễn giải Từ viết tắt Cộng sự : cs Đơn vị tính : ĐVT Năng lượng tiêu hoá : DE Năng lượng trao đổi/ME : NLTD Năng lượng : NL Megajun : MJ Kilôgam : kg Khối lượng : KL Thí nghiệm : TN Tiêu chuẩn Việt nam : TCVN Tiêu tốn thức ăn : TTTA Thức ăn : TA Số thứ tự : STT Vật chất khô : VCK Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ix DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN NỘI DUNG TRANG Bảng 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 46 Bảng 2.2. Công thức và thành phần dinh dưỡng của thức ăn thí nghiệm 1 (%) 47 Bảng 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2a 48 Bảng 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2b 49 Bảng 2.5. Công thức và thành phần dinh dưỡng của thức ăn thí nghiệm 2a (%) 50 Bảng 2.6. Công thức và thành phần dinh dưỡng của thức ăn thí nghiệm 2b (%) 51 Bảng 3.1. Sinh trưởng tích luỹ của lợn con thí nghiệm 1 57 Bảng 3.2. Sinh trưởng tuyệt đối của lợn thí nghiệm 1 60 Bảng 3.3. Sinh trưởng tương đối của lợn thí nghiệm 1 60 Bảng 3.4. Tiêu tốn thức ăn/ 1 kg tăng khối lượng từ 28 - 56 ngày tuổi của thí nghiệm 1 61 Bảng 3.5. Tiêu tốn protein và lysine/ 1 kg tăng khối lượng từ 28 - 56 ngày tuổi của thí nghiệm 1 62 Bảng 3.6. Chi phí thức ăn/ 1 kg tăng khối lượng lợn thí nghiệm 1 65 Bảng 3.7. Sinh trưởng tích luỹ của lợn thí nghiệm 2a 66 Bảng 3.8. Sinh trưởng tuyệt đối của lợn thí nghiệm 2a 68 Bảng 3.9. Sinh trưởng tương đối của lợn thí nghiệm 2a 68 Bảng 3.10. Tiêu tốn thức ăn/ 1 kg tăng khối lượng giai đoạn cai sữa - 56 ngày tuổi thí nghiệm 2a 69 Bảng 3.11. Tiêu tốn protein/1 kg tăng khối lượng giai đoạn cai sữa - 56 ngày tuổi thí nghiệm 2a 70 Bảng 3.12. Tiêu tốn lysine/1 kg tăng khối lượng giai đoạn cai sữa - 56 ngày tuổi thí nghiệm 2a 71 Bảng 3.13. Chi phí thức ăn/ kg tăng khối lượng giai đoạn cai sữa đến 56 ngày tuổi thí nghiệm 2a 72 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên x Bảng 3.14. Lượng nitơ thải ra trong phân, nước tiểu và nồng độ một số khí thải ra trong chuồng nuôi (n=7) thí nghiệm 2a 73 Bảng 3.15. Sinh trưởng tích lũy của lợn thí nghiệm 2b 75 Bảng 3.16. Sinh trưởng tuyệt đối của lợn thí nghiệm 2b 77 Bảng 3.17. Sinh trưởng tương đối của lợn thí nghiệm 2b 78 Bảng 3.18. Tiêu tốn thức ăn/ 1 kg tăng khối lượng lợn thí nghiệm 2b 79 Bảng 3.19. Tiêu tốn protein/ 1 kg tăng khối lượng lợn thí nghiệm 2b 79 Bảng 3.20. Tiêu tốn lysine/ 1 kg tăng khối lượng lợn thí nghiệm 2b 80 Bảng 3.21. Chi phí thức ăn/1kg tăng khối lượng lợn thí nghiệm 2b 81 Bảng 3.22. Kết quả phân tích hàm lượng nitơ trong phân và nước tiểu của lợn thí nghiệm 2b 82 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên xi DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ LAI TẠO TRONG LUẬN VĂN Biểu đồ. Hoạt động của men tiêu hoá ở giai đoạn lợn con .................................................... 9 Sơ đồ: Sơ đồ lai tạo các dòng lợn PIC ................................................................................... 6 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Chúng ta biết rằng, quá trình sinh trưởng và phát triển của của lợn con giai đoạn sau cai sữa đến 56 ngày tuổi đòi hỏi đầy đủ về nhu cầu dinh dưỡng đặc biệt là protein. Về thực chất, nhu cầu protein của lợn con chính là nhu cầu về các axit amin. Nếu bổ sung không đầy đủ các axit amin thiết yếu cho lợn con, kể cả về mặt số lượng và tỷ lệ các axit amin, sẽ dẫn đến sinh trưởng của lợn con bị ảnh hưởng, lợn chậm lớn, ảnh hưởng đến khả năng sản xuất của các giai đoạn tiếp theo. Mặt khác nếu khẩu phần ăn cho lợn con trong giai đoạn này có đủ hoặc dư thừa lượng protein mà không đủ về mặt số lượng và tỷ lệ các axit amin thiết yếu sẽ dẫn đến việc đào thải protein ra môi trường, gây lãng phí thức ăn và ảnh hưởng đến môi trường sinh sống của cả gia súc lẫn con người. Ngay từ những năm đầu của thập niên 60, rất nhiều nghiên cứu về nhu cầu của lysine và methionine cho gia súc và gia cầm đã được tiến hành với lý do đây là những axit amin giới hạn đầu tiên và khả năng đáp ứng trong sản xuất. Cho đến những năm 1980, việc sản xuất tryptophan và threonine mới có khả năng đáp ứng được yêu cầu của thực tiễn chăn nuôi, đây là khởi đầu cho các nghiên cứu nhằm cung cấp đủ nhu cầu axit amin và giảm thiểu việc thừa các axit amin trong phân và nước tiểu. Chăn nuôi lợn ở nước ta hiện nay mặc dù đã phát triển khá mạnh mẽ cả về số lượng và chất lượng, song còn gặp nhiều khó khăn, đặc biệt các tỉnh miền núi phía Bắc. Do giá sản phẩm thịt luôn giao động, thị trường tiêu thụ hạn hẹp, giá sản phẩm có xu hướng giảm, nhưng giá các loại thức ăn giàu đạm, như bột cá, đậu tương,...lại có xu hướng tăng khá cao, nên đã ảnh hưởng lớn tới sản xuất chăn nuôi, phần nào ảnh hưởng đến việc mở rộng và phát triển sản xuất. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2 Để giải quyết một phần khó khăn trên, hiện nay các cơ sở sản xuất thức ăn thường áp dụng phương pháp nâng cao lượng protein trong thức ăn hỗn hợp để đảm bảo nhu cầu axit amin, nhưng việc làm này ảnh hưởng lớn đến môi trường (do một phần nitơ thừa mà cơ thể không sử dụng sẽ thải ra bên ngoài hình thành nên các chất như nitrit, nitrat, SO4, NH3 ...) và giảm hiệu quả kinh tế. Do đó việc nghiên cứu xác định tỷ lệ thích hợp protein trên cơ sở cân bằng axit amin nhằm tiết kiệm thức ăn protein, nguồn thức ăn có xu hướng ngày càng tăng giá trên thị trường và giảm thiểu ô nhiễm môi trường là vấn đề cần thiết. Vì những lý do trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Xác định tỷ lệ lysine trên năng lượng trao đổi và nghiên cứu giảm protein thô trên cơ sở cân đối một số axit amin thiết yếu trong thức ăn hỗn hợp của lợn con giai đoạn 28 đến 56 ngày tuổi”. 2. Mục đích đề tài - Xác định tỷ lệ lysine/NLTĐ thích hợp cho lợn con giai đoạn từ cai sữa đến 56 ngày tuổi. - Xác định mức giảm protein thô thích hợp trong thức ăn cho lợn con trên cơ sở cân đối lysine, methionine, threonine và tryptophan nhằm tiết kiệm thức ăn đạm, làm tăng hiệu quả kinh tế của chăn nuôi lợn con giai đoạn này. - Giảm thiểu các chất thải ra bên ngoài môi trường như hàm lượng nitơ trong phân, nước tiểu và một số khí H2S, NH3 , SO2 , … bằng việc giảm tỷ lệ protein tổng số trong thức ăn có cân đối đủ một số axit amin thiết yếu. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở khoa học 1.1.1. Sử dụng con lai trong chăn nuôi lợn hiện nay Như chúng ta đều biết, trong chăn nuôi gia súc gia cầm nói chung, chăn nuôi lợn nói riêng thì công tác giống đóng vai trò rất quan trọng trong việc thúc đẩy chăn nuôi phát triển cả về mặt số lượng và chất lượng. Đồng thời đẩy mạnh việc cải tạo và nâng cao phẩm chất các giống lợn của nước ta, tạo ra những con giống mới có năng suất cao. Để đạt được yêu cầu trên thì ngoài việc tạo ra những điều kiện nuôi dưỡng, chăm sóc tốt, chúng ta cần tiến hành chọn phối, chọn giống, nhân giống một cách nghiêm túc và chính xác. Nhân giống là bước tiếp theo của chọn lọc và cải tiến di truyền, nhân giống sẽ phát huy được hiệu quả của chọn lọc. Bằng phương pháp chọn lọc và nhân giống thuần chủng cũng nâng cao được năng suất chăn nuôi, nhưng đến một giai đoạn nào đó thì hiệu quả chọn lọc sẽ bị hạn chế do tần số đồng hợp tử đạt tỷ lệ cao. Muốn nâng cao năng suất lên nữa, thì chúng ta cần tiến hành lai tạo để có tổ hợp gen mới. Như vậy lai tạo là một biện pháp nhân giống nhằm nâng cao năng suất chăn nuôi và chất lượng sản phẩm thông qua tận dụng ưu thế lai. Thuật ngữ ưu thế lai lần đầu tiên được nhà khoa học người Mỹ tên là Shull đưa vào năm 1914. Theo ông ưu thế lai là tập hợp của những hiện tượng liên quan đến sức phát triển nhanh hơn, khả năng chống chịu bệnh tốt hơn và năng suất cao hơn ở thế hệ đời con so với bố mẹ. Hiện nay có nhiều nước chăn nuôi lợn phát triển, 70 - 90% lợn nuôi thịt là lợn lai hybrid. Tại đó, ưu thế lai được coi là một nguồn lực sinh học để tăng năng suất và hạ giá thành sản phẩm chăn nuôi. Tuy nhiên trong thực tế có một số vấn đề, đó là: ưu thế lai bằng không khi năng suất của con lai chỉ bằng mức trung bình của lợn bố mẹ và không Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4 phải bất cứ cặp lai nào cũng đều cho ưu thế lai. Ưu thế lai không di truyền và độ lớn của ưu thế lai phụ thuộc vào hệ số di truyền. Các tính trạng có hệ số di truyền thấp sẽ có ưu thế lai cao và những tính trạng có hệ số di truyền cao sẽ có ưu thế lai thấp. Trong thực tế chăn nuôi lợn hiện nay thường sử dụng một số công thức lai như: + Lai kinh tế: Kết quả của lai kinh tế là con lai F1 chỉ dùng vào mục đích nuôi thịt hoặc cho cá thể khác dòng đã có sự phân hoá về di truyền giao phối để tạo con lai, cũng chỉ sử dụng vào mục đích nuôi thịt. Có 3 phương pháp lai kinh tế, đó là: - Lai kinh tế đơn giản, đây là phương pháp lai đơn giản và sử dụng được tối đa 100% ưu thế lai từ con lai bố mẹ nhằm nâng cao một số đặc điểm tốt ở các giống, mục đích của hình thức lai này là sử dụng ưu thế lai tạo lợn thịt thương phẩm. - Lai kinh tế phức tạp 3 giống: Là lai từ 3 giống trở lên, tạo con lai thương phẩm có 3 máu cho năng suất cao. Công thức lai chung là (C x AB). Hiện nay công thức lai 3 giống phổ biến ở đồng bằng Bắc Bộ là dùng giống Móng cái, Yorkshire và Landrace, hoặc chăn nuôi lợn ngoại Yorkshire, Landrace và Duroc. Kết quả cuối cùng của công thức lai 3 máu là con lai thương phẩm có khả năng tăng khối lượng cao, mức tiêu tốn thức ăn ít, độ dày mỡ lưng thấp, sức sống cao… - Lai kinh tế 4 giống: Sử dụng con bố là đực lai, con mẹ là cái lai, công thức tổng quát là (AB x CD). Đây là phương pháp lai có sử dụng 4 giống thuần để tạo lợn thịt thương phẩm theo cách 2 giống làm thành một cặp. Hiện nay trong ngành chăn nuôi ở nước ta chưa ứng dụng rộng rãi phương pháp lai kép này vì chúng ta chưa có cơ sở tạo được dòng thuần cao sản, gồm các gen thuần trội để các con lai có thể phát huy ưu thế lai mạnh mẽ hơn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5 + Lai cải tiến: Là phương pháp dùng để sửa chữa khuyết, nhược điểm của một giống nào đó, mà về cơ bản giống này đã đáp ứng được yêu cầu của sản xuất và người tiêu dùng. Ví dụ: Giống lợn Pietrain của Pháp là một giống tốt, tăng khối lượng nhanh, tỉ lệ nạc cao,...nhưng khả năng sinh sản thấp, người ta dùng lợn Á Đông để cải tiến nâng cao khả năng sinh sản của giống này. + Lai cải tạo: Phương pháp này thường dùng các giống nhập nội để cải tạo đặc điểm di truyền của giống địa phương, như: dùng lợn Đại bạch để lai cải tạo với giống lợn Móng Cái để tạo giống lợn mới mang đặc điểm chính của giống Đại bạch, còn giống lợn Móng Cái thì giữ lại đặc điểm mắn đẻ, khả năng sinh sản cao và chống chịu bệnh tật tốt. Ở Việt Nam hiện nay, có rất nhiều chương trình lai tạo ra lợn lai thịt có 4 - 5 giống trong đó có hệ thống nhân giống hình tháp của công ty PIC (công ty giống lợn nước Anh, hiện đã được chuyển giao cho Việt Nam). Đây là một mô hình giống chiếm khoảng 30% thị phần sản xuất giống lợn ngoại lai Hybrid của Việt Nam. Với 3 dòng thuần dòng cụ kỵ là dòng L11 (giống Yorshire, chuyên hoá tăng theo khối lượng, tỷ lệ nạc), dòng L06 (giống Landrace chuyên hoá theo khả năng sinh sản), và dòng L64 (giống Pietrain chuyên hoá tỷ lệ nạc cao) và 2 dòng tổng hợp là L19 và L95. Để tạo ra lợn lai nuôi thịt có 4 - 5 máu có năng suất, chất lượng cao đáp ứng nhu cầu thị trường hiện nay, người ta thường cho lợn đực giống dòng 402 lai với lợn nái CA và C22. Lợn đực dòng 402 được tạo ra từ việc cho lai tạo giữa lợn đực dòng L64 và lợn nái dòng L11. Lợn nái C22 và CA dòng bố mẹ được tạo ra bằng cách cho lai giữa đực dòng L19 với lợn nái C1050 và C1230. Lợn nái C22 có đặc điểm toàn thân màu trắng, bốn chân chắc khoẻ, thân hình phát triển cân đối. Khả năng sinh sản cao, đẻ sai con (từ 10 - 12 con/ ổ), nuôi con khéo. Khi cho lai với đực 402 sẽ tạo ra lợn lai nuôi thịt có 4 máu. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 6 Lợn nái CA có đặc điểm ngoại hình là toàn thân màu trắng, tầm vóc trung bình đẻ sai con (từ 11 - 13 con/ ổ), nuôi con khéo. Khi cho lai với đực 402 sẽ tạo ra con lai hybrid 5 giống để nuôi thịt. Lợn lai hybrid nuôi thịt 4 hoặc 5 giống có năng suất chăn nuôi cao, phẩm chất thịt tốt (Tỷ lệ nạc cao), phù hợp với phương thức chăn nuôi công nghiệp hiện nay, được thị trường ưa chuộng. Tuy nhiên, để đạt được mục tiêu này, cần phải đáp ứng đầy đủ về dinh dưỡng (số lượng và chất lượng thức ăn), về chăm sóc nuôi dưỡng ... Sơ đồ lai tạo các dòng lợn PIC L19 Duroc lai L95 Meishan L06 Landrance L11 Yorkshire L64 Pietran L19 GP (1230) GP (1050) CA C22 402 4 m¸u 4 m¸u GGP (Cô kþ) GP (¤ng bµ) PS (Bè mÑ) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 7 1.1.2. Đặc điểm tiêu hoá của lợn con giai đoạn sau cai sữa Mục đích của việc chăn nuôi lợn con giai đoạn theo mẹ là làm thế nào để lợn con đạt khối lượng cai sữa cao, khi nuôi thịt lợn sinh trưởng phát triển nhanh, đồng thời là cơ sở để tạo giống tốt và giúp chúng ta nâng cao được sức sống của đàn con. Để đạt được mục đích trên, bên cạnh việc tao cho lợn con điều kiện chăm sóc tốt, chúng ta cần hiểu rõ các đặc điểm của lợn con giai đoạn theo mẹ, đặc biệt là đặc điểm của cơ quan tiêu hoá lợn con để từ đó phối hợp được khẩu phần thức ăn phù hợp. Đặc điểm cơ quan tiêu hoá của lợn con giai đoạn theo mẹ phát triển nhanh về cấu tạo và hoàn thiện dần về chức năng tiêu hoá: Dung tích của dạ dày lợn con lúc 10 ngày tuổi có thể tăng gấp 3 lần lúc sơ sinh, lúc 20 ngày tuổi tăng gấp 8 lần lúc 60 ngày tuổi tăng gấp 60 lần (dung tích lúc sơ sinh khoảng 0,03 lít). Dung tích ruột non của lợn con lúc 10 ngày tuổi gấp 3 lần lúc sơ sinh, lúc 20 ngày tuổi gấp 6 lần và lúc 60 ngày tuổi gấp 50 lần. Dung tích ruột già của lợn con lúc 10 ngày tuổi gấp 1,5 lần lúc sơ sinh, lúc 20 ngày tuổi gấp 2,5 lần và lúc 60 ngày tuổi gấp 60 lần. Về chức năng tiêu hoá: lợn con mới sơ sinh các men tiêu hoá chưa có hoạt lực cao, trong giai đoạn theo mẹ, chức năng tiêu hoá của một số men tiêu hoá được hoàn thiện dần: - Men pepsin: Lợn con dưới một tháng tuổi, men pepsin trong dạ dày chưa có khả năng tiêu hoá protein của thức ăn, vì lúc này trong dịch vị không có HCl tự do, lượng axit tiết ra rất ít và nhanh chóng liên kết với dịch nhầy của dạ dày, gây ra hiện tượng thiếu axit hay còn gọi là "Hypoclohydric". Đây là một đặc điểm quan trọng trong tiêu hoá dạ dày ở lợn con. Khi có HCL tự do sẽ kích hoạt men pepsinogen và men này mới có khả năng tiêu hoá.Vì thiếu HCl tự do nên dịch vị không có tính sát trùng, vi sinh vật xâm nhập vào dạ dày dễ sinh sôi nẩy nở và phát triển gây ra các bệnh về đường tiêu hoá ở lợn con. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 8 Chúng ta có thể kích thích tế bào vách dạ dày lợn con tiết ra HCL tự do sớm hơn bằng cách bổ sung thức ăn sớm cho lợn con. Nếu tập cho lợn con ăn sớm vào lúc 5-7 ngày tuổi thì HCL tự do có thể được tiết ra từ ngày tuổi thứ 14. - Men trypsin: Là men tiêu hoá protein do tuyến tụy tiết ra, ở thai lợn lúc 2 tháng tuổi, trong chất tiết đã có men trypsin, thai càng lớn, họat tính của men trypsin càng cao. Khi lợn con mới đẻ ra, men trypsin của dịch tuỵ đã có hoạt tính cao để bù đắp lại khả năng tiêu hoá kém của men pepsin dạ dày. - Men catepsin: Là men tiêu hoá protein trong sữa. Đối với lợn con ở 3 tuần tuổi đầu, men catepsin có hoạt tính mạnh, sau đó hoạt tính giảm dần theo sự tăng dần hàm lượng HCL tự do trong dịch vị. - Men amylaza và maltaza: Hai men này có trong nước bọt và trong dịch tụy lợn con từ lúc mới đẻ, nhưng dưới 3 tuần tuổi hoạt tính còn thấp, do đó khả năng tiêu hoá tinh bột của lợn con còn kém, chỉ tiêu hoá được 50 % lượng tinh bột ăn vào. Đối với tinh bột sống, lợn con tiêu hoá càng kém. Sau 3 tuần tuổi, men amylaza và maltaza mới có hoạt tính mạnh, nên khả năng tiêu hoá tinh bột của lợn con tốt hơn. - Men saccaraza: Đối với lợn con dưới 2 tuần tuổi men saccaraza hoạt tính còn thấp, nếu cho lợn con ăn đường saccrose thì rất dễ bị ỉa chảy. - Men lactaza: Có tác dụng tiêu hoá đường lactose trong sữa. Men này có hoạt tính mạnh ngay từ khi lợn con mới đẻ ra và tăng cao nhất ở tuần tuổi thứ 2, sau đó hoạt tính của men này giảm dần. - Men lipaza và chymosin: Hai men này có hoạt tính mạnh trong 3 tuần đầu và sau đó hoạt tính giảm dần. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 9 Hoạt động của một số loại men tiêu hoá ở lợn con được trình bày tại (biểu đồ 1). Qua đó chúng ta thấy men amylase, maltase và protease tăng dần theo sự tăng lên của ngày tuổi, men lipase tăng dần đến khi cai sữa sau đó giảm dần. Riêng men lactase tăng cao nhất ở giai đoạn 2 tuần tuổi sau đó giảm dần theo sự tăng lên của ngày tuổi. Đây chính là điểm cần lưu ý khi bổ sung thức ăn cho lợn con. Thông thường lợn con sau cai sữa thường rất hay bị tổn thương nhung mao ở thành ruột non do ảnh hưởng của thức ăn, khi đó sẽ giảm khả năng sản xuất men tiêu hoá của lợn con, giảm khả năng tiêu hoá và hấp thụ thức ăn. Thức ăn không được hấp thụ sẽ chuyển xuống ruột già, làm tăng sự phát triển của vi sinh vật có hại và tăng khả năng bùng phát vi khuẩn E.coli làm cho lợn bị ỉa chảy. Biểu hiện bên ngoài của hiện tượng này là lợn con gầy, sút cân, lông da nhợt nhạt, sinh trưởng giảm. Do vậy thức ăn bổ sung cho lợn con phải đáp ứng được khả năng tiêu hoá của chúng. Nhiều thực nghiệm còn xác nhận rằng nhiều loại vi khuẩn đường ruột đã sinh ra các chất kháng sinh ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây ra bệnh như: Vi khuẩn phó thương hàn, vi khuẩn thối rữa. Ở lợn con mới sinh, hệ vi sinh vật đường ruột chưa phát triển, chưa đầy đủ số lượng vi khuẩn có lợi, cho LỢN Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 10 nên chưa tạo được sự cân bằng về hệ vi sinh vật tiêu hoá của lợn con, tạo điều kiện cho các vi khuẩn gây bệnh như E. coli phát triển mạnh nên lợn con bị rối loạn tiêu hoá. Như vậy để tăng tỷ lệ tiêu hoá và làm giảm tiêu chảy ở lợn con cũng như để phù hợp với khả năng tiêu hoá của lợn, thì trong sản xuất thức ăn cho lợn con giai đoạn tập ăn và sau cai sữa chúng ta nên sử dụng các loại thức ăn dễ tiêu hoá như: Bột sữa, đường lactose,...thức ăn cần được rang chín và nghiền nhỏ đồng thời bổ sung thêm một số axit hữu cơ như: axit lactic,... 1.1.3. Axit amin và vai trò với cơ thể lợn. Như chúng ta đã biết, protein của thức ăn được cấu tạo từ các axit amin, thực ra lợn không có nhu cầu về protein mà là nhu cầu về các axit amin. Tuy nhiên lượng axit amin trong khẩu phần có liên quan chặt chẽ đến lượng protein trong thức ăn. Vì vậy việc quan tâm đến lượng protein có trong thức ăn là rất quan trọng, đặc biệt trong trường hợp chỉ sử dụng thức ăn tự nhiên mà không bổ sung các loại axit amin công nghiệp. Axit amin được tạo thành do thủy phân protein dưới tác dụng của các enzym, axit hoặc kiềm. Quyết định đặc tính của các axit amin là nhóm amin (-NH2) và nhóm cacboxil (- COOH). Khi tách các hợp chất sinh học, người ta thu được hơn 100 loại axit amin, nhưng chỉ có khoảng 20 -22 loại axit amin có vai trò quan trọng dinh dưỡng động vật. Các axit amin tìm thấy trong tự nhiên hầu hết ở dạng L, ở dạng này cơ thể sử dụng tốt, một số axit amin ở dạng D. Trong công nghiệp người ta đã tổng hợp được hỗn hợp axit amin dạng D và dạng L. Trong 20 loại axit amin thường gặp trong tự nhiên không phải chất nào cũng có tầm quan trọng như nhau. Có những axit amin không nhất thiết phải có mặt trong thức ăn, và nếu thiếu chúng thì trong cơ thể động vật có thể tổng hợp được từ những chất khác. Đó là các axit amin có thể thay thế, ngược lại Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 11 có những axit amin không thể thay thế được, chúng nhất thiết phải có sẵn trong thức ăn người ta gọi chúng là các axit amin không thể thay thế, gồm: lysine, methionine, tryptophan, leucine, isoleucine, threonine, phenyllalanine, valine, hystidin, arginine. Vai trò sinh học của lysine, methionine, tryptophan, leucine, isoleucine, threonine, phenyllalanine, valine, hystidin được xác định ở chỗ chúng có trong tất cả các protein quan trọng của cơ thể động vật, nhưng cơ thể không tự tổng hợp được, và không thay thế chúng bằng những axit amin khác. Vì vậy chúng được gọi là axit amin không thể thay thế. Các axit amin này cần được đưa vào cơ thể động vật từ thức ăn với số lượng theo nhu cầu tương ứng. Thiếu một trong 10 axit amin không thay thế trong khẩu phần thức ăn sẽ gây ảnh hưởng xấu tới trạng thái của động vật: động vật non sẽ ngừng lớn, phát triển kém, động vật trưởng thành sẽ giảm thể trọng, kém ăn dễ bị mắc bệnh. Bởi vì, khi thiếu axit amin trong cơ thể không thể tổng hợp được protein tế bào, máu và bạch cầu, mà trong thành phần của các hợp chất này cần phải có những axit amin đó. Như vậy việc tổng hợp các enzyme cũng sẽ chậm lại, khi thiếu các enzyme việc trao đổi chất sẽ không thể thực hiện được. Như vậy, thiếu axit amin không thay thế làm phá hủy hoạt động sống của động vật. Quá trình tích luỹ protein bị ảnh hưởng bởi sự thiếu hụt của axit amin trong khẩu phần, thức ăn của lợn chủ yếu là các loại ngũ cốc nên thường nghèo protein và không cân đối dinh dưỡng, đặc biệt là sự cân đối các axit amin. Đối với sinh trưởng và phát triển của lợn, các loại thức ăn trên thường kém cả về số lượng và tỷ lệ các axit amin. Protein trong ngũ cốc thường thiếu 3 axit amin quan trọng là: lysine, methionine và tryptophan. - Lysine là một axit amin không thể thay thế quan trọng nhất đối với tất cả các động vật. Trong các khẩu phần thức ăn có nguồn gốc thực vật nói chung đều thiếu lysine. Axit amin này ảnh hưởng tới trạng thái của hệ thần Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 12 kinh, tới hàm lượng kali ở trong mô, đến sự định hình của mô xương, đến sự tạo thành axit nucleic,...Khi thiếu lysine con vật ăn không ngon miệng, chậm lớn, kiệt sức dần, phá vỡ sự tái tạo các cơ quan chức năng của cơ thể, khô da,...nếu thêm 0,2 % L - lysine vào khẩu phần ăn là hạt ngũ cốc và khô đậu tương sẽ làm cho lợn phàm ăn, tăng khối lượng nhanh. Lợn rất cần lysine, đặc biệt là những lợn dưới 50 kg. Nhu cầu lysine của lợn tùy thuộc vào giai đoạn sinh trưởng, đối với lợn cai sữa nhu cầu này chỉ còn khoảng hơn một nửa so với lợn 2 tuần tuổi. - Axit amin thứ 2 thường thiếu trong khẩu phần thức ăn của lợn là tryptophan. Thiếu axit amin này đặc biệt là trường hợp thiếu kéo dài thì lợn sẽ giảm thể trọng, tiêu hóa thức ăn kém, tăng tuyến giáp trạng, bị đục thủy tinh của mắt, teo buồng trứng và tinh hoàn, bị rụng lông. Những lợn trong độ tuổi phát triển rất nhạy cảm với sự thiếu hụt tryptophan. Sự trao đổi tryptophan có liên quan mật thiết với các vitamin B12 và B6, trong gan nếu thiếu vitamin B12, sẽ giảm hoạt tính của các enzyme. - Axit amin thứ ba là methionine: Trong phân tử methionine chứa một nguyên tử lưu huỳnh và nhóm metyl ( - CH3 ) rất không bền, nhóm này được cơ thể sử dụng để metyl hóa những hợp chất khác. Không có hoặc thiếu axit amin này lợn ngừng sinh trưởng, hiệu suất sử dụng thức ăn thấp, thường thấy hiện tượng thiếu máu, tích mỡ ở gan, làm giảm hoạt động tuyến tụy, cơ bị teo. Methionine đóng vai trò quan trọng trong các quá trình biến đổi của nhiều chất, như: protein, chất béo, hocmon, cholesteron, trong hoạt động của hệ thần kinh, trong quá trình chuyển hóa amin hóa và quá trình oxi hóa khử ở các mô của cơ thể,... Trong cơ thể động vật methionine có liên quan chặt chẽ với sự tạo thành và trao đổi colin, vitamin B12 và axit folic. Cùng với những chất này methionine làm tăng khả năng sử dụng chất béo trong khẩu phần thức ăn của động vật. Nhu cầu methionine ở động vật trưởng thành cao hơn so với Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 13 động vật còn non, có thể là sự liên quan với sự phát triển của lông (ở lông chứa rất nhiều lưu huỳnh). Trong khẩu phần của lợn con sẽ thiếu methionine khi giảm lượng protein có nguồn gốc động vật. Nếu trong khẩu phần có vitamin B12 làm giảm nhu cầu của methionine. Trường hợp thiếu methionine và cystine trong thức ăn sẽ rối loạn dinh dưỡng ở gan lợn, nếu thêm hai axit amin đó vào khẩu phần, cũng như vitamin E sẽ loại trừ được hiện tượng kể trên. Việc dư thừa methionine trong khẩu phần thức ăn sẽ làm giảm khá nhiều tốc độ sinh trưởng của động vật. Trong trường hợp này methionine được xem như là một chất độc (Ngoài tác dụng làm giảm tốc độ sinh trưởng còn làm thay đổi bệnh lý của lá lách, tuyến tụy, gan, thận, ruột non). Bổ sung methionine và lysine vào khẩu phần thức ăn là ngô và khô đậu tương có tổng hàm lượng protein khác nhau (16,14 và 12 %) cho hiệu quả tăng trọng của lợn cai sữa khá cao, đặc biệt là khẩu phần có 12 -14 % protein. Ở khẩu phần 14 % thêm 0,0375 % methionine thì tăng trọng và tiêu tốn thức ăn trên 1 kg tăng trọng là 762,7 g trong một ngày đêm và 3,09 kg; thêm 0,075% methionine và 0,15% lysine vào khẩu phần 12% thì các chỉ tiêu trên là 731 g và 3,15 kg. Bổ sung đồng thời hai axit amin này vào thức ăn sẽ làm tăng sự đồng hóa nitơ và nâng cao hàm lượng thịt trong cơ thể lợn. Có đầy đủ methionine còn giúp cho cơ thể khắc phục tình trạng thiếu cholin và thúc đẩy sự tổng hợp chất này (Lương Đức Phẩm, 1982 [11]. Bên cạnh 3 axit amin thường thiếu trong thức ăn của lợn vừa nói ở trên, thì các axit amin không thể thay thế còn lại cũng có vai trò hết sức quan trong đối với cơ thể, đó là: - Leucine: Là một axit amin không thể thay thế, cần thiết để xây dựng protein mô, cần thiết cho hoạt động của tuyến tụy, khi bổ sung đầy đủ nhu cầu leucine cho cơ thể động vật sẽ kích thích hoạt động của hệ tuần hoàn, tuy nhiên nếu chúng ta cung cấp dư thừa leucine trong khẩu phần thức ăn làm cho cơ thể động vật ngừng lớn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 14 - Isoleucine: Khi có axit amin không thể thay thế này trong cơ thể sẽ tạo thành glucogen và các chất khác nữa. Trong khẩu phần thức ăn không có isoleucine thì mức các axit amin tự do trong các mô của gà con sẽ bị thay đổi nhanh chóng và gà sẽ bị chết. Trong trường hợp axit amin này không đủ trong khẩu phần, động vật sẽ sụt cân khá nhanh. - Threonine: đây là một axit amin không thể thay thế trong cơ thể tham gia gián tiếp hàng loạt biến đổi dành cho glycine. Threonine được dùng để tổng hợp axit béo và gluxit,...Khi khẩu phần thức ăn không đủ threonine, gan sẽ bị mỡ hoá, động vật bị sụt cân. Khi thiếu cả threonine và tryptophan trong thức ăn, động vật sẽ bị mỡ hoá ở gan giống như trường hợp thiếu threonine. - Phenyllalanine: Trong cơ thể phenyllalanine là một axit amin không thể thay thế, biến đổi và tạo thành các hợp chất khác trong quá trình trao đổi chất. Trong khẩu phần không đủ phenyllalanine thì lợn sẽ sút cân và tăng chi phí về thức ăn. - Valine: Valine rất cần thiết đối với hoạt động bình thường của hệ thần kinh. Khi không đủ valine trong khẩu phần thức ăn, động vật sẽ giảm thể trọng, rối loạn phối hợp các chuyển động, bắp thịt bị yếu đi. - Arginine: Axit amin này có trong các protein kiềm tính với một lượng khá lớn, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành urê. Trong cơ thể arginine sẽ biến thành ocnitin, mà ocnitin có tác dụng rất lớn trong quá trình tổng hợp urê. Arginine có tác dụng dương tính trong chăn nuôi gia cầm rõ rệt. Gà con hầu như không tổng hợp được arginine. Axit amin này có ảnh hưởng đến việc hấp thụ canxi, cùng với glysine cũng có ảnh hưởng đến sự phát triển lông ở gia cầm. 1.1.4. Sản xuất và sử dụng axit amin tổng hợp trong chăn nuôi lợn Hiện nay, trên thị trường đã có 4 loại axit amin được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp chế biến thức ăn. Đứng đầu là L-lysine HCl, đây là loại axit amin được sử dụng rộng rãi nhất trong thức ăn cho lợn. Ba loại axit amin Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 15 là DL-methionine, L-threonine và L-tryptophan được sử dụng ít hơn đặc biệt tryptophan, chủ yếu dùng để sản xuất thức ăn cho lợn con. Việc sản xuất và sử dụng các axit amin tổng hợp làm thức ăn cho gia súc đã diễn ra trong khoảng 40 năm nay. Trong những năm cuối của thập kỷ 1950-1960, DL-methionine đã được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp hóa học đã được sử dụng trong chăn nuôi gia cầm. Việc sản xuất L-lysine bằng phương pháp lên men đã được tiến hành tại Nhật Bản trong những năm của thập niên '60 của thế kỷ trước. Việc sử dụng DL-methionine, L-lysine HCl, L- threonine và L - tryptophan được tiến hành vào những năm cuối của thập niên '80. Với tiến bộ của công nghệ sinh học, giá thành sản xuất của các axit amin tổng hợp đã giảm đáng kể, đây chính là yếu tố quan trọng trong việc sử dụng chúng vào sản xuất và chế biến thức ăn cho gia súc, gia cầm. Ngày nay, việc sử dụng các axit amin tổng hợp có vai trò quan trọng trong việc cải thiện khả năng sử dụng protein cũng như năng suất của vật nuôi. Hàng năm sản lượng các axit amin tổng hợp được sản xuất ra khá cao, sản lượng của năm 2000 đối với DL-methionine là 550.000 tấn, L-lysine HCl là 550.000 tấn, L-threonine đạt 30.000 tấn và L - tryptophan đạt 1.000 tấn. DL - methionine được sản xuất theo phương pháp tổng hợp hóa học từ các chất như acrolein, axit hydrocyanic và methyl mercaptan. Sản lượng DL - methionine kể trên bao gồm cả methionine hydroxyt (có giá trị dinh dưỡng tương đương với DL - methionine). Các axit amin còn lại như L-lysine HCL, L- threonine và L-tryptophan đều được sản xuất bằng phương pháp lên men. Bằng việc nuôi cấy các chủng vi sinh vật đặc trưng cho việc sản xuất từng axit amin, trong môi trường nuôi cấy có chứa glucose hoặc đường và các chất dinh dưỡng khác (như muối ammonium sulfate, chất cung cấp nitơ, khoáng và vitamine). Từ môi trường nuôi cấy, các axit amin được tách chiết bằng thiết bị trao đổi ion. Năng suất lên men của từng chủng vi sinh vật là yếu tố quan Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 16 trọng nhất trong việc sản xuất các axit amin. Ngày nay, năng suất lên men L- lysine HCl từ glucose và đường đã đạt trên dưới 50%. Sử dụng axit amin tổng hợp trong sản xuất thức ăn gia súc: Trong số các axit amin, chúng ta thấy lysine là axit amin được đề cập đến nhiều nhất trong dinh dưỡng của lợn vì hai lý do chính sau đây. Thứ nhất, hàm lượng của lysine trong trong cơ và các tế bào khác là tương đối cao (khoảng 7%). Lý do thứ hai là hầu hết các loại thức ăn cung cấp cho lợn đều có hàm lượng lysine thấp, đặc biệt là các loại thức ăn ngũ cốc. Ví dụ như ngô chỉ có 0,25% lysine, chỉ bằng 1/4 đến 1/3 nhu cầu của lợn. Lúa mỳ và yến mạch có hàm lượng lysine cao hơn ngô (từ 0,35 đến 0,40%) nhưng vẫn thấp hơn nhiều nhu cầu của các loại lợn. Vì thế khi sử dụng các hạt ngũ cốc làm thức ăn cho lợn, chúng ta phải sử dụng thêm các loại thức ăn cung cấp protein có hàm lượng lysine cao (như khô đậu tương, bột cá…) để cung cấp đủ nhu cầu lysine cho lợn. Mặt khác, chúng ta cũng thường ít gặp sự thiếu hụt của 9 axit amin thiết yếu còn lại bởi vì chúng thường được cung cấp một lượng tương đối khi chúng ta bổ sung protein nhằm cung cấp đủ lysine. Hay nói một cách khác, khi ta sử dụng protein nhằm đảm bảo đủ nhu cầu của lysine, thì cũng đã cung cấp đủ nhu cầu của các axit amin khác. Tầm quan trọng của việc sử dụng axit amin tổng hợp trong việc sản xuất thức ăn protein cho nhu cầu của con người: Ngành công nghiệp chăn nuôi gia súc có thể hiểu như là ngành công nghiệp sản xuất thức ăn protein chất lượng cao (thịt, sữa) từ những nguồn protein có chất lượng kém hơn (ví dụ: từ protein thực vật như đậu tương). Do đó để đáp ứng nhu cầu protein của con người, điều cần thiết là phải cải thiện hiệu quả chuyển đổi protein từ thức ăn sang thịt. Các axit amin tổng hợp hiện nay đóng vai trò rất quan trọng trong việc cải thiện hiệu quả sản xuất protein động vật và góp phần làm tăng khả năng cung cấp protein cho nhu cầu của Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 17 con người. Chúng ta có thể lấy ví dụ về sự đóng góp của L-lysine HCl trong sản xuất protein như sau: Phương trình bậc một mô tả sự thay thế nguồn cung cấp protein (đậu tương) bằng việc bổ sung L-lysine HCl vào ngô như sau (Tính trong một tấn thức ăn): 50 kg đậu tương = 48,5 kg ngô + 1,5 kg L-lysine HCl. Khi áp dụng công thức thay thế này, mức protein tổng số trong thức ăn giảm đi 2%. Phương trình này được hiểu là khi sử dụng 1 tấn L-lysine HCl có thể thay thế được cho 33 tấn đậu tương. Hàng năm trên toàn thế giới sử dụng khoảng 550.000 tấn L-lysine HCl, tương đương chúng ta đã tiết kiệm được 18 triệu tấn đậu tương, gần bằng một nửa sản lượng đậu tương của nước Mỹ (38 triệu tấn/năm) là một trong các nước sản xuất đậu tương lớn trên thế giới. 1.1.5. Protein lý tưởng và ứng dụng trong chăn nuôi lợn Protein cần thiết cho động vật như là nguồn dinh dưỡng không thể thay thế và đứng hàng đầu trong đời sống động vật. Nhờ protein có sẵn trong thức ăn, gia súc mới có thể tổng hợp được protein của cơ thể và các sản phẩm, ngoài ra còn tổng hợp ra các chất xúc tác sinh học, như enzyme và hocmon, cùng với các hợp chất khác đóng vai trò quan trọng trong các quá trình sinh lý. Nói đến protein trong quá trình dinh dưỡng là phải nhắc đến axit amin, vì động vật không thể hấp thu trực tiếp protein, mà phải qua quá trình tiêu hóa, biến đổi protein của thức ăn thành các hợp phần là các axit amin từ các axit amin cơ thể mới xây dựng thành các protein trong các mô và các chất hoạt động sinh lý khác. Trong dinh dưỡng protein - axit amin người ta phải xác định được nhu cầu của động vật, quá trình tiêu hóa và mức độ tiêu hóa của chất này, xây dựng được định mức thức ăn sao cho phù hợp với nhu cầu dinh dưỡng, đảm bảo cho động vật nuôi có năng suất cao (tăng trọng nhanh, cho nhiều sản phẩm, chi phí thức ăn cho một/ đơn vị tăng khối lượng hoặc sản phẩm thấp). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 18 Khi cân bằng tối ưu các axit amin hoặc còn gọi là protein lý tưởng, tất cả các axit amin đều đạt tới ngưỡng tới hạn như nhau. Do vậy, một việc hết sức quan trọng là phải biết được loại và tỷ lệ các axit amin trong protein lý tưởng, coi đó như là mức chuẩn để có thể xây dựng các khẩu phần ăn cũng như để so sánh chất lượng các protein khác. Protein lý tưởng cung cấp chính xác số lượng axit amin theo nhu cầu của gia súc. Chúng ta biết rằng protein của khẩu phần chỉ có thể sử dụng cho tích luỹ nitơ nếu như các axit amin của nó được hấp thụ trước khi di chuyển đến phần cuối của hồi tràng. Cole và cs, 1979 [31]; 1980 [32], cho rằng với các giống lợn khác nhau, có tính biệt, khối lượng cơ thể, hoặc ở giai đoạn sinh trưởng khác nhau thì có nhu cầu về số lượng protein khác nhau nhưng về mặt chất lượng (thành phần các axit amin) của protein đó không khác nhau. Kết luận này dựa trên một thực tế là chúng ta khó có thể phân biệt được mẫu cấu trúc của các axit amin của protein tế bào thịt của các loại lợn có khối lượng khác nhau. Điều này cho thấy, nếu chúng ta biết được kiểu mẫu của các axit amin của các loại lợn này thì có thể áp dụng cho các loại lợn khác, giống lợn khác. Một vấn đề khác nữa là, protein của khẩu phần thiếu một hoặc nhiều axit amin thiết yếu thì quá trính tích luỹ protein chỉ được cải thiện khi bổ sung thêm các axit amin này. Còn nếu protein khẩu phần thiếu các axit amin không thiết yếu thì quá trình tích luỹ protein sẽ được cải thiện bởi việc được bổ sung bất kỳ axit amin nào. Do đó chúng ta có thể hiểu protein lý tưởng là loại protein sẽ không được cải thiện bằng việc bổ sung bất kỳ loại axit amin nào. Và chỉ bổ sung đồng thời tất cả các loại axit amin thì quá trình tích luỹ protein mới được cải thiện. Để đánh giá chất lượng protein khẩu phần người ta thường đánh giá trên các mặt như sau: protein thức ăn có chất lượng tốt hơn khi lợn có tốc độ sinh trưởng nhanh, hệ số chuyển hoá thức ăn thấp hơn, tích luỹ nitơ, tỷ lệ tích Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 19 luỹ thịt nạc, tỷ lệ nạc/mỡ cao hơn, quá trình tổng hợp urê thấp hơn, nồng độ urê trong máu thấp hơn, tỷ lệ ô xy hoá axit amin thấp hơn... Các phƣơng pháp xác định protein lý tƣởng: Hiện nay có 4 phương pháp xác định tỷ lệ các axit amin của protein lý tưởng, đó là: - Phương pháp xác định tỷ lệ các axit amin trong khẩu phần khi đem nuôi lợn có năng suất cao nhất. - Phương pháp phân tích tỷ lệ các axit amin của cơ thể lợn. - Phương pháp thay đổi tỷ lệ của các axit amin của khẩu phần để có được tích luỹ nitơ cao nhất: Đối với phương pháp này có hai khả năng xảy ra, một là bổ sung thêm các axit amin hoặc lấy bớt các axit amin ra khỏi cấu trúc cơ bản. - Phương pháp xác định khối lượng của từng axit amin cần cho quá trình tích luỹ protein. *Phương pháp xác định tỷ lệ các axit amin của khẩu phần có năng xuất cao nhất khi bổ sung cho lợn: được nghiên cứu khoảng 40 năm về trước. Tuy nhiên các kết quả theo dõi cho thấy phương pháp này không đáp ứng được yêu cầu của mẫu tỷ lệ các axit amin lý tưởng. Khi nghiên cứu về protein của trứng, người ta thấy protein của trứng cho năng xuất cao nhất khi đem làm thức ăn cho động vật, nhưng vẫn chưa đạt mẫu tỷ lệ axit amin lý tưởng, lý do là giá trị sinh học của trứng được coi bằng 1 (Block và cs, 1944 [28]), tuy nhiên khi thêm 10% các axit amin không thiết yếu như glycine, axit glutamic chẳng hạn, thì giá trị sinh học của trứng vẫn bằng 1, do đó người ta cho rằng trong protein của trứng, không có axit amin thiết yếu nào là tới hạn cả (Bender,1965. Trích từ Wang at. All, 1989 [58]). Trong khi đó chúng ta biết rằng, mẫu tỷ lệ các axit amin được coi là lý tưởng khi mà tất cả các axit amin đều ở mức tới hạn tương đương nhau, và với mẫu tỷ lệ các axit amin này mặc dù có các axit amin thiết yếu ở mức thấp nhất nhưng vẫn cho tích luỹ nitơ cao nhất. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 20 *Phương pháp phân tích tỷ lệ các axit amin của cơ thể: Phương pháp này dựa trên quan sát cho rằng, mẫu tỷ lệ các axit amin của protein được coi là có chất lượng cao phải gần giống với mẫu tỷ lệ của axit amin của động vật ăn loại thức ăn đó. Thành phần axit amin của protein cơ thể được quy định bởi mã di truyền (DNA). Trong đó có một mẫu tỷ lệ axit amin riêng biệt được sử dụng để tạo ra một protein đặc hiệu. Điều này dẫn đến thành phần của các axit amin khác nhau giữa các loài (Lehninger, 1982. Trích từ Wang at. All, 1989 [58]). Việc xác định protein lý tưởng theo phương pháp này gặp phải một trở ngại do sự khác nhau trong việc phân bổ đến tế bào và quá trình tổng hợp axit amin (đó là sự khác nhau về sự tổng hợp protein và phân bổ đến các tế bào khác nhau). *Phương pháp thay đổi tỷ lệ của các axit amin của khẩu phần để có được mức tích luỹ nitơ cao nhất: Phương pháp này dựa trên hai vấn đề sau: Trong khuôn khổ của thí nghiệm thì protein của khẩu phần là yếu tố duy nhất tác động đến tích luỹ protein và khi protein khẩu phần là yếu tố duy nhất giới hạn quá trình tích luỹ protein cơ thể thì quá trình tích luỹ nitơ được xác định bởi nồng độ của các axit amin giới hạn thứ nhất của protein này. Có hai cách để áp dụng phương pháp này mà có chung một kết quả. Cách thứ nhất là bổ sung thêm các axit amin cho đến khi không có axit amin nào bị thiếu hụt trong protein đó. Cách thứ hai là lấy bớt đi các axit amin thừa để tất cả các axit amin ở cùng mức tới hạn như nhau. Khi đó tỷ lệ giữa các axit amin đều giống nhau giữa hai phương pháp. Đây là phương pháp có tính logic cao nhất có thể áp dụng khi xác định protein lý tưởng. Để giải thích về vấn đề này, chúng ta có thể tham khảo một ví dụ sau: Nếu như bổ sung thêm 1 gam lysine vào trong khẩu phần ăn của lợn sinh trưởng làm cho sự sinh trưởng tăng 10%, nhưng khi chúng ta bổ sung Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 21 thêm 2 gam lysine, không làm tăng thêm mức sinh trưởng của lợn nữa thì chúng ta có thể nói rằng lysine là axit amin giới hạn thứ nhất trong khẩu phần này và 1 gam lysine bổ sung thêm đủ làm cho lysine trở thành axit amin không giới hạn. Nói một cách khác khi ta bổ sung thêm 1gam lysine vào trong khẩu phần thì một hoặc nhiều axit amin khác sẽ trở thành giới hạn trong khẩu phần này.Trong ví dụ này, thí nghiệm sự thay đổi hàm lượng lysine trong khẩu phần và xác định tốc độ sinh trưởng của lợn được sử dụng để xác định số lượng lysine cần thiết để đạt được sinh trưởng tốt hơn. Áp dụng phương pháp này chúng ta có thể xác định được mức giới hạn của tất cả các axit amin còn lại. Tuy nhiên khi áp dụng phương pháp này người ta thường chỉ thử nghiệm trên một hoặc hai axit amin tinh thể và thường xác định được số gam axit amin cần thiết trong khẩu phần để làm tăng khối lượng cơ thể trên một đơn vị thức ăn sử dụng mà không xác định đầy đủ mẫu tỷ lệ của các axit amin. Và khó khăn lớn nhất của phương pháp này là khi mà ta bổ sung thêm một axit amin để nó trở thành không giới hạn thì chính việc làm này lại làm cho các axit amin khác trở thành giới hạn. Để xác định mẫu tỷ lệ của các axit amin với mức giới hạn tương đương nhau, cần thiết phải tiến hành đồng thời 10 axit amin thiết yếu. Về mặt lý thuyết, để xác định một điểm mà tại đó có một hoặc nhiều axit amin khác cùng ở mức giới hạn, chúng ta phải sử dụng 4 mức axit amin ăn vào khác nhau. Như vậy chúng ta phải thử nghiệm ít nhất 40 mức thí nghiệm (4 x 10) để có thể có đủ thông tin về sự giới hạn của các axit amin trong khẩu phần trước khi tiến hành thử nghiệm trên một loại khẩu phần ăn nào đó. Tuy nhiên để giải quyết khó khăn này, Fuller và cs, 1978 [42] đã áp dụng thành công phương pháp này trong việc nâng cao giá trị sinh học của protein của đại mạch từ 0,50 - 0,93. Phương pháp loại bỏ các axit amin không giới hạn trong một tỷ lệ axit amin dựa trên một nguyên tắc cơ bản là tích luỹ nitơ được xác định bởi lượng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 22 ăn vào của axit amin giới hạn thứ nhất, vì thế việc loại bỏ các axit amin giới hạn khác không ảnh hưởng đến tích luỹ nitơ. Tuy nhiên phương pháp loại bỏ axit amin chỉ là logic hình thức, thực chất không làm được điều này. *Phương pháp xác định khối lượng của từng axit amin cần cho quá trình tích luỹ protein: Bản chất của quá trình này là tích luỹ nitơ (Y) được xác định bởi lượng tiêu thụ của axit amin giới hạn thứ nhất (X) thông qua phương trình hồi quy tuyến tính Y= a + bX. Ở đây Y là lượng nitơ mất đi trong khẩu phần không có axit amin đơn lẻ. Và X là lượng axit amin cần để cho cân bằng nitơ bằng không và hàm thuận nghịch 1/b là sự thay đổi lượng axit amin ăn vào/ sự thay đổi của tích luỹ nitơ. Đây chính là lượng axit amin cần để tăng được một đơn vị của nitơ tích luỹ. Khi áp dụng dụng phương pháp này cho tất cả các axit amin khác thì chúng ta sẽ xác định được số lượng của mỗi axit amin cần để tăng được một đơn vị nitơ tích luỹ. Người ta thường áp dụng phương pháp này để xác định nhu cầu duy trì của các axit amin cho lợn. Trong protein lý tưởng, tỷ lệ axit amin dựa trên mối quan hệ với lượng protein trong khẩu phần, ở đây lysine được tính là 100% Đối với lợn sinh trưởng tỷ lệ này như sau: (theo ARC, 1981[25],Wang, Fuller, 1989 [58], Cole, 1992 [37], Chung, 1992 [38]) Lysine 100 Threonine 65 Methionine + Cystein 55 Tryptophan 19 Arginin