Giảm giá thành thức ăn cho heo gà bằng cách sử dụng các enzyme carbohydrase

“Không phải các loại ngũ cốc đều giống nhau nên đáp ứng của chúng với các loại enzyme cũng khác nhau” Việc sử dụng carbohydrase trong thức ăn chăn nuôi có lợi ích kinh tế rõ ràng, đặc biệt là khi giá ngũ cốc cao.

Năng lượng là “chất dinh dưỡng” đắt nhất trong mỗi khẩu phần động vật. Thực tế, nguồn năng lượng chính là tinh bột chiếm khoảng 50% hầu hết các khẩu phần của thú dạ dày đơn (lợn và gia cầm). Tuy nhiên, năng lượng cũng có nguồn gốc từ chất béo và carbohydrate phi tinh bột, chẳng hạn như polysaccharides phi tinh bột thường gọi tắt là NSP (sau khi bổ sung enzyme NSP thích hợp).

Việc tăng sử dụng năng lượng từ ngũ cốc và các nguồn protein (như bột đậu nành, bột hướng dương và đậu peas vốn cũng có chứa một lượng lớn carbohydrate sản sinh năng lượng) làm tăng hiệu quả thức ăn, giảm chi phí thức ăn, ít tác động đến môi trường hơn và dĩ nhiên , lợi nhuận cao hơn.

Carbohydrate

Carbohydrate là tên chung cho tinh bột, đường và polysaccharides “xơ”. Carbohydrate có thể được phân thành hai loại: carbohydrate dự trữ và carbohydrate cấu trúc. Carbohydrate dự trữ bao gồm các tinh bột và các loại đường đơn giản, chẳng hạn như fructose và saccharose. Những carbohydrate, cùng với chất béo trong phần phôi của hạt, là những nguồn năng lượng chính cho cây non mới nảy mầm từ hạt ngũ cốc.

Các carbohydrate cấu trúc, mặt khác, bao gồm polysaccharides phi tinh bột như đã biết, chịu trách nhiệm về hình dạng và cấu trúc tế bào, và hầu hết nằm trong màng ngoài tế bào. Các carbohydrate cấu trúc, thường được gọi là “chất xơ”, khó tiêu hóa ở các động vật dạ dày đơn do thiếu các enzyme nội sinh phù hợp. Do đó, đa số các carbohydrate cấu trúc được lên men ở ruột già, nơi chúng có thể giải phóng một lượng nhỏ năng lượng hữu ích (đáp ứng ít hơn 5% nhu cầu hàng ngày của động vật), dưới dạng các axit béo dễ bay hơi.

Carbohydrase

Carbohydrase là các chế phẩm enzyme thương mại đặc biệt tấn công carbohydrate phóng thích phần năng lượng lẽ ra sẽ bị mất đi trong quá trình tiêu hóa của động vật. Chúng hoạt động chủ yếu bằng cách mở cấu trúc tế bào của tế bào thực vật nguyên vẹn, do đó không chỉ giải phóng năng lượng (tinh bột) mà còn giải phóng các chất dinh dưỡng khác như protein, khoáng chất và lipid. Không chỉ khó tiêu, các thành phần vách tế bào thực vật còn làm tăng độ nhớt đường ruột dẫn đến giảm sự hấp thu chất dinh dưỡng, gia tăng nhanh chóng các mầm bệnh như Escherichia coli, và các vấn đề khác, như phân dẻo, lỏng và trứng bẩn. Ngày nay, đa số carbohydrase thương mại được sử dụng để xử lý carbohydrate cấu trúc, bênh cạnh đó carbohydrase cho tinh bột (amylases) cũng ngày càng trở nên phổ biến.

Ngũ cốc

Trong ngũ cốc, đến 80 phần trăm vật chất khô là tinh bột. Đối với lợn và gia cầm, tỷ lệ tiêu hóa tinh bột khá cao, dao động từ 92 đến 95 phần trăm, và thấp hơn một chút ở thú non. Do hàm lượng tinh bột cao trong ngũ cốc, nên sự cải thiện nhỏ nhất trong tiêu hóa chúng cũng sẽ có tác động đáng kể đến việc sử dụng năng lượng. Do đó, việc sử dụng carbohydrase trong thức ăn chăn nuôi có lợi ích kinh tế rõ ràng, đặc biệt là khi giá ngũ cốc cao.

Tinh bột được tạo thành từ các phân tử glucose liên kết với nhau để tạo thành một polyme tuyến tính (amyloza) hoặc phân nhánh (amylopectin). Mặc dù động vật dạ dày đơn sản xuất đủ amylase nội sinh cộng với việc bổ sung amylase ngoại sinh – làm phân giải amylase và amylopectin- đã được chứng minh cải thiện đáng kể khả năng tiêu hóa tinh bột, đặc biệt ở thú non. Tuy nhiên, kết quả vẫn còn cần được làm rõ hơn vì việc sử dụng amylase không chỉ bị ảnh hưởng bởi tuổi của thú và chủng loại ngũ cốc, mà còn bởi mức độ nghiền hạt ngũ cốc và các phương thức chế biến thức ăn khác.

Vách tế bào của hạt ngũ cốc, hình thành từ carbohydrate cấu trúc, được cấu tạo chủ yếu bởi arabinoxylans và beta glucans. Cấu trúc hóa học chính xác của arabinoxylans và beta-glucans không giống nhau ở các loại ngũ cốc khác nhau, và nó cũng chịu ảnh hưởng của điều kiện phát triển của địa phương (đất, thời tiết và thủy lợi). Như vậy, cấu trúc hóa học và hàm lượng của các polysaccharides phi tinh bột có sự biến đổi rất khác nhau giữa các mùa và thậm chí giữa các lô. Ngoài ra, nhiều yếu tố phức tạp ảnh hưởng đến số lượng các tế bào nguyên vẹn còn lại trong thức ăn sau khi chế biến. Việc nghiền thức ăn, làm nguội, đóng gói và ép đùn tất cả đều làm vỡ tế bào, mặt khác khi nhai (lợn) hoặc nghiền trong dạ dày cơ (gia cầm) cũng góp phần làm vỡ thành tế bào. Tuy nhiên, nhiều tế bào vẫn còn nguyên vẹn khi đi đến ruột non, và do đó, không giải phóng các chất dinh dưỡng quan trọng như protein, tinh bột, khoáng chất và lipid.

Enzyme ngoại sinh

Để tăng cường “mở” các tế bào trong đường tiêu hóa, cần phải bổ sung các enzym ngoại sinh vào thức ăn. Đối với ngũ cốc, các enzyme này bao gồm xylanase và beta glucanases, cho thấy cải thiện việc sử dụng năng lượng cũng như làm giảm độ nhớt trong đường tiêu hóa, đặc biệt khi các polysaccharide phi tinh bột đặc biệt cao.

Khẩu phần cơ bản chỉ dựa trên ngô có rất ít yếu tố kháng dưỡng, vì ngô chứa chỉ 2,5% cellulose và 5% arabinoxylans. Ngược lại, khẩu phần cơ bản dựa hoàn toàn hoặc nặng nề trên lúa mạch rất giàu các polysaccharides phi tinh bột vì nó chứa 5% cellulose, 7% arabinoxylans và 5% beta glucans. Lúa mì, ở giữa ngô và lúa mạch, với 2,5% cellulose, 6% arabinoxylans và chỉ 1% beta glucans, cũng có thể có lợi từ việc bổ sung enzyme. Tất nhiên, lúa mạch và lúa mạch đen, có hàm lượng các polysaccharides phi tinh bột cao nhất trong các loại ngũ cốc, hầu như luôn luôn được lợi từ việc bổ sung enzyme.

Nguồn protein

Mặc dù chất dinh dưỡng chủ yếu trong hầu hết các nguyên liệu cung đạm là protein, các nguyên liệu này còn chứa một lượng lớn carbohydrate, bao gồm tinh bột, nhưng chủ yếu là các carbohydrate cấu trúc. Hầu hết các nguồn protein đều có nguồn gốc từ cây họ đậu. Trong hạt đậu, cấu trúc tế bào khá khác so với cấu trúc thành tế bào của ngũ cốc. Ở đây, xyloglucans và pectin là thành phần chính tạo nên mạng lưới vách xơ của tế bào – cấu trúc này phức tạp hơn và rất khó làm vỡ. Ngày nay, có ít các enzyme thương mại có khả năng phân huỷ xyloglucans và pectin. Kết quả phân giải của enzyme một lần nữa tùy thuộc vào hàm lượng polysaccharides phi tinh bột, sự kết hợp cabohydrases với các enzyme giải phóng năng lượng khác dường như mang lại nhiều lợi ích hơn cả. Rõ ràng, có rất ít kiến thức về làm thế nào để giải phóng nhiều năng lượng hơn từ carbohydrate trong cây họ đậu, và chủ đề này đáng được chú ý nhiều hơn từ cộng đồng khoa học.