NHỮNG NGHIÊN CỨU MỚI VỀ HIỆU QUẢ CỦA ENZYME
By ZOE KEY
(ECOVET) Các phương pháp mới có thể tính toán được năng suất và lợi nhuận mang lại khi sử dụng các giải pháp dinh dưỡng.
Để hiểu được hết các lợi ích của các chất phụ gia, ta cần phải hiểu rõ cách thức hoạt động của các chúng. Đối với trường hợp của các enzyme, điều quan trọng là phải nghiên cứu cơ chất mà chúng tác động và phân tích tỷ lệ bổ sung trong khẩu phần ăn. Hàm lượng dinh dưỡng, công thức chi tiết, loại vật nuôi, di truyền, lứa tuổi, tình trạng sức khỏe và điều kiện sản xuất đều ảnh hưởng tới hiệu quả khi sử dụng chất phụ gia.
Nhiều loại phụ gia được bổ sung vào khẩu phần của gia cầm để cải thiện năng suất và sức khỏe, chẳng hạn như enzyme. Nhưng, làm thế nào mà các nhà sản xuất thức ăn và người chăn nuôi có thể biết được chúng có hiệu quả hay không? Và lợi ích kinh tế sẽ là bao nhiêu?
Bổ sung enzyme sẽ giải quyết được hai thách thức quan trọng trong dinh dưỡng vật nuôi: giảm chi phí thức ăn và nâng cao hiệu quả sản xuất. Với mục đích đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về lượng thịt do bùng nổ dân số, đồng thời giảm tác động môi trường của quá trình chăn nuôi, việc sử dụng enzyme có thể cho phép các nhà sản xuất giảm tổn thất và sử dụng hiệu quả hơn các chất dinh dưỡng.
Cần hiểu biết nhiều hơn về các enzyme.
Bên cạnh các thử nghiệm dinh dưỡng về tăng trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn và tỉ lệ chết, một số nhà sản xuất phụ gia đang nghiên cứu sâu hơn về cơ chế hoạt động sản phẩm của họ. Điều này đặc biệt đúng với các enzyme khi các nhà nghiên cứu biết nhiều hơn về các nguyên liệu thức ăn. Theo Marcio Ceccantini- giám đốc toàn cầu của Adissseo, sự hỗ trợ kỹ thuật và khoa học trong các giải pháp tiêu hóa thức ăn, các thành phần khó tiêu hóa của khẩu phần ăn trên dạ dày đơn có thể kiểm tra bằng một số chỉ tiêu mới.
Ceccantini cho biết: “Có một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tiêu hóa thức ăn và tính phù hợp với enzyme. Bao gồm các yếu tố kháng dưỡng, liên quan tới sức khỏe đường ruột”.
Phytate làm giảm khả năng tiêu hóa do tạo phức với protein, từ đó ảnh hưởng tiêu cực tới quá trình tiêu hóa và làm tăng sự mất dưỡng chất. Arabinoxylans làm tăng độ nhớt của ruột và ngăn cản các enzyme nội sinh tiếp cận các dưỡng chất bên trong thành tế bào, quá trình này được gọi là “hiệu ứng lồng”.
Sự biến đổi của Hemicelluloses trong ngũ cốc.
|
|
Lúa mì
|
Lúa mạch đen
|
Lúa mạch
|
Yến mạch
|
|
Beta-glucan (%)
|
20
|
29
|
75
|
70
|
|
Arabinoxylan (%)
|
70
|
65
|
20
|
20
|
Hàm lượng Hemicelluloses trong ngũ cốc
Có một mối quan hệ phức tạp giữa các vi sinh vật đường ruột và các mầm bệnh hoặc các mầm bệnh cơ hội trong đường ruột.
Ceccantini nói: “ Bất kỳ sự mất cân bằng nào cũng gián tiếp làm thay đổi hình thái đường ruột, cơ bản nhất là về độ sâu và độ cao của nhung mao ruột. Điều này làm giảm năng suất vật nuôi do giảm hấp thu chất dinh dưỡng, tăng tiết chất nhầy, gây tiêu chảy và suy giảm khả năng chống lại mầm bệnh”.
Sự hiểu biết sâu hơn về các yếu tố này và sự tương tác của chúng có nghĩa là nhà khoa học có thể kiểm tra một cách chính xác về ảnh hưởng của các enzyme trong các trường hợp cụ thể.
Protein thực vật sử dụng trong khẩu phần của gia cầm.
|
|
Khô đậu nành
|
Khô cải đắng
|
Khô dầu hướng dương
|
|
Protein %
|
46
|
34
|
30
|
|
Thành tế bào %
|
20
|
35
|
50
|
|
Cellulose %
|
5
|
13
|
20
|
|
Hemicelluloses %
|
3
|
4
|
13
|
|
Pectin %
|
10
|
14
|
11
|
Thành phần dinh dưỡng của một số nguyên liệu sử dụng trong chăn nuôi.
Những nghiên cứu về Polysaccharide.
Đã có nhiều nghiên cứu về cách sử dụng enzyme để cải thiện về năng suất và hiệu quả kinh tế. Việc sử dụng dữ liệu này có thể giúp các nhà khoa học phát triển các giải pháp từ enzyme mới và dự đoán tác dụng của chúng. Thành phần và ảnh hưởng của hàm lượng polysaccharide phi tinh bột (NSP) trong các loại ngũ cốc đang được nghiên cứu.
Tiến sĩ Estelle Bonnin, từ viện Nông nghiệp Pháp (INRAE), đã nghiên cứu sâu hơn về chủ đề này bằng cách mô tả sự đa dạng của polysaccharide thành tế bào được tìm thấy ờ các nguyên liệu thức ăn chính, đặc biệt là NSP.
“Chúng ta cần giải quyết sự đa dạng của polisaccharide bằng cách sử dụng sản phẩm đa enzyme có hoạt lực cao. Mỗi loại enzyme chỉ xử lý được một cơ chất nhất định, vì vậy có càng nhiều loại enzyme thì tỷ lệ phân hủy NSP càng lớn” Bonnin nói.
Hàm lượng của NSP và Phytate P trong nguyên liệu thô.
|
Nguyên liệu (%)
|
NSP không tan
|
NSP hòa tan
|
|
Nghiên cứu của Adisseo
|
Nghiên cứu công bố
|
Nghiên cứu của Adisseo
|
Nghiên cứu công bố
|
|
Khô đậu nành
|
11.0
|
15.0
|
6.0
|
5.8
|
|
Cám mì
|
31.0
|
33.0
|
1.9
|
2.7
|
|
Ngô
|
4.8
|
8.0
|
0.3
|
0.1
|
|
Lúa mì
|
6.5
|
9.0
|
14.0
|
9.0
|
|
Nguyên liệu (%)
|
Cơ sở dữ liệu CVB
|
Cơ sở dữ liệu Brazilian
|
Cơ sở dữ liệu PNE
|
|
Khô đậu nành
|
0.37
|
0.38
|
0.1-0.73
|
|
Ngô
|
0.19
|
0.18
|
0.09-0.3
|
|
Lúa mì
|
0.22
|
0.22
|
0.12-0.27
|
Mỗi nguyên liệu thô đều có hàm lượng các yếu tố kháng dinh dưỡng khác nhau.
Có một mối quan hệ rõ ràng khi hàm lượng NSP tăng thì năng lượng trao đổi biểu kiến (AME) giảm. Có một sự chênh lệch lớn về hàm lượng hemicellulose trong các hạt ngũ cốc, ví dụ heteroxylan, bao gồm cả arabinoxylan và beta-glucans và trong nhóm này có rất nhiều biến thể khác. Các NSP này có ảnh hưởng tới khả năng tiêu hóa thức ăn và năng suất sau này của động vật.
“Sự đa dạng về cấu trúc polysaccharide đòi hỏi sự đa dạng của các enzyme phân giải. Điều này cũng đúng với protein ở nguyên liệu thô, cần phân giải cellulose, hemicellulose và pectin”.
Các loại khô dầu hạt được xử lý nhiệt để giảm ảnh hưởng của các thành phần NSP, đặc biệt là pectin.
Các phương pháp dự đoán.
Cần tiến hành đánh giá tỉ lệ các thành phần khó tiêu của nguyên liệu trong khẩu phần, dự đoán hiệu quả sử dụng khi bổ sung các enzyme cụ thể. Điều này bao gồm phân tích hàm lượng dinh dưỡng và các yếu tố kháng dưỡng (ANF) trong nguyên liệu. Tiếp theo, chúng ta cần phải biết các tác động của enzyme đối với từng loại ANF trong các nguyên liệu thô được sử dụng, cũng như trong khẩu phần ăn. Enzyme có những tác động khác ngoài tăng khả năng tiêu hóa, như các chức năng đường ruột, các yếu tố có ảnh hưởng tích cực đến năng suất và các yếu tố này nên được đưa vào các phương pháp dự đoán. Sau đó, các phương trình có thể được thiết lập để tính toán ảnh hưởng của các enzyme tới giá trị dinh dưỡng của khẩu phần và năng suất của động vật.
Adisseo đã thực hiện việc đánh giá hàm lượng NSP trong nguyên liệu thô, phân tích 80 mẫu bằng phương pháp quang phổ cận hồng ngoại (NIR), sau đó so sánh các giá trị đã được công bố và các chất dinh dưỡng trong cơ sở dữ liệu. Kết quả cho thấy rằng chất kháng dưỡng có hàm lượng khác nhau trong các nguyên liệu khác nhau. Việc sử dụng dữ liệu này kết hợp với việc dự đoán hiệu quả sử dụng enzyme có thể mang lại kết quả về AME và AMEn như việc thí nghiệm trên động vật - giúp các nhà dinh dưỡng tiến gần hơn với khẩu phần dinh dưỡng chính xác.
Pierre Cozannet, giám đốc nghiên cứu của Adisseo, đã đi sâu hơn về mối quan hệ giữa enzyme và cơ chất, tập trung chủ yếu vào Arabinoxylans.
Cozannet giải thích: “ Arabinoxylans là chất kháng dưỡng đối với cả gia cầm và heo. Việc sử dụng enzyme phân giải cacbonhydrate có thể làm giảm tác động của NSP, cải thiện giá trị dinh dưỡng của khẩu phần ăn và năng suất vật nuôi. Các phương trình được tối ưu hóa có sẵn giúp tính toán hiệu quả của các ezyme phân giải cacbonhydra dựa vào hàm lượng arabinoxylan trong khẩu phần ăn”.
Một phân tích tổng hợp của các thử nghiệm ezyme đã được thực hiện với gà thịt và dữ liệu được đưa vào để sử dụng trong các phương trình dự đoán, cùng với phân tích dữ liệu nguyên liệu. Nhìn vào kết quả ở khẩu phần đối chứng cho thấy tầm quan trọng của AMEn, Lys tiêu hóa và P khả dụng đối với việc dự đoán năng suất động vật. Ảnh hưởng của enzyme được tính toán để có thể đưa ra được dự đoán dựa vào thông tin khẩu phần ăn.
Vai trò của di truyền.
Acid Phytic (InsP6) là một trong những chất kháng dưỡng quan trọng trong khẩu phần ăn của động vật dạ dày đơn. Nó có trong các loại hạt, chiếm từ 60-80% lượng photpho. Khả năng phân giải InsP6 của gà thịt là cao hơn (cao hơn so với heo) nhờ các enzyme nội sinh của gia cầm.
Giáo sư Markus Rodehutscord từ Đại học Hohenheim giải thích: “Bổ sung phốt pho và canci làm giảm sự phân giải InsP6, nhưng enzyme phytase có thể bù đắp bằng việc dùng theo liều lượng. Enzyme phytase có thể ảnh hưởng tới khả năng tiêu hóa acid amin và giải phóng myo-inositol, sản phẩm để phân hủy acid phytic”.
Một số thông số mới về phân tích nguồn dinh dưỡng ở động vật dạ dày đơn.
Hàm lượng Myo-inositol và các đồng phân InsP có thể giúp chúng ta hiểu được các phương thức hoạt động của enzyme. Cũng như các enzyme ngoại sinh, tác dụng của enzyme phytase đối với nguyên liệu từ thực vật và sự đóng góp của hệ vi sinh vật đã được nghiên cứu.
Rodehutscord cho biết: “Thách thức quan trọng nhất là tìm ra sự cân bằng phù hợp giữa các chất bổ sung canci – phốt pho và enzyme phytase. Cũng như hiểu thêm về cách mà enzyme phytase giải phóng myo-inositol và ảnh hưởng tới các chất chuyển hóa trong huyết tương”.
Các thí nghiệm nghiên cứu được công bố vào năm ngoái kết luận rằng việc giải phóng myo-inositol có thể ảnh hưởng tới con đường trao đổi chất cụ thể và tác động của phytase có thể liên quan tới các sản phẩm phân giải trung gian.
Con đường phía trước.
Enzyme có tác dụng riêng biệt nhưng chúng bổ sung, hỗ trợ lẫn nhau. Tuy nhiên, sử dụng một loại enzyme, dù đủ liều lượng cũng không thể thay thế hiệu quả của sự kết hợp đa ezyme. Bất kỳ loại enzyme nào được sử dụng cũng phải phù hợp với cơ chất có trong thức ăn. Nếu không có đủ cơ chất, hiệu quả sử dụng enzyme sẽ không rõ rệt. Phân tích NIR nguyên liệu thô đang được sử dụng để ước tính hàm lượng của các chất dinh dưỡng cũng như các chất kháng dưỡng. Các dữ liệu này có thể được sử dụng để dự đoán các tác động của enzyme và cân đối việc sử dụng chúng.
Việc cải thiện khả năng tiêu hóa tổng thể của thức ăn bằng cách xử lý các phần nguyên liệu khó tiêu hóa giúp giải phóng các chất dinh dưỡng, tăng cường chức năng đường ruột và giúp khẩu phần thức ăn có giá trị lớn hơn.
Để phát triển sản xuất thịt bền vững, ngành công nghiệp cần tập trung vào việc đánh giá chất lượng dinh dưỡng tốt hơn, ít lãng phí chất dinh dưỡng hơn. Chuyển đổi các thành phần dinh dưỡng khó tiêu trong khẩu phần bằng các loại đa enzyme là một cách để xử lý vấn đề này. Khai thác sự tác động giữa chất nền thức ăn và hệ vi sinh vật để cải thiện khả năng tiêu hóa và sức khỏe vật nuôi, sẽ giúp đạt được năng suất tối ưu và sản xuất hiệu quả.
Biên dịch: ECOVET Team