VŨ DUY GIẢNG – Dùng enzyme để tăng hiệu quả sử dụng ...
1
DÙNG ENZYME ĐỂ TĂNG HIỆU QUẢ SỬ DỤNG VÀ GIẢM GIÁ THÀNH
THỨC ĂN CHĂN NUÔI
Vũ Duy Giảng*
Trường Đại Học Nông nghiệp I - Hà Nội
*Tác giả liên hệ: Vũ Duy Giảng – Khoa chăn nuôi – Đại học Nông nghiệp I Hà Nội
Tel: 0913.572.869; Email: vdgiang2001@yahoo.com
ABSTRACT
Using feed enzymes for improving the FCR and reducing the feed cost
Hemicell is a preparation containing β-mannase and some other enzymes such as xylanase, α-glucosidase,
cellulase, amylase. β-mannase and other enzymes of Hemicell cut off NSP fiber substances of vegetation cell
wall and create conditions for the endogenous enzymes contacting with the nutrients of cytoplasm and analyse
them. β-mannase also splits mannan to MOS, hence the viscosity of intestin juice is lowered and the nutrient
absorption is increased. Using Hemicell resulted in improving diet energy utilization efficiency and animal
growth, preventing diarrhea, limiting of wet feces and lowering animal production cost.
Key words: Hemicell, enzymes, beta-mannanase, MOS, efficiency of diet energy utilization
ĐẶT VẤN ĐỀ
Nguồn thức ăn cung cấp năng lượng cho lợn và gia cầm chủ yếu là ngũ cốc và phụ phẩm của
ngũ cốc. Ngoài protein, lipid, chất dinh dưỡng cung cấp năng lượng chủ yếu của ngũ cốc và
phụ phầm là carbohydrate. Tổng carbohydrate thực vật bao gồm: polysaccharide không phải
tinh bột (non starch polysacharide: NSP), lingin và tinh bột. Nhóm NSP bao gồm cellulose,
non-cellulosic polymers và pectic polysaccharides.
Cellulose là một polymer cấu tạo bởi các đơn vị đường glucose, nối với nhau bởi dây nối β-
1,4 glucoside. Non-cellulosic polymers bao gồm các chất: arabinoxylans, β- glucans,
mannans, galactans, xyloglucans. Pectic polysaccharides bao gồm các chất: polygalacturonic
acids, arabinans, galactans, arabinogalactans (sơ đồ 1).
Sơ đồ 1: Các chất thuộc nhóm NSP
Nguồn: Ian Partridge, DSM 2004
VIỆN CHĂN NUÔI - Tạp chí Khoa học Công nghệ Chăn nuôi - Số 16-Tháng 2-2009
2
Theo tính chất hòa tan trong nước, nhóm NSP lại được chia thành hai nhóm là NSP hòa tan và
NSP không hòa tan. NSP tan có khả năng giữ nước cao gấp đôi nhóm NSP không tan (1g NSP
tan giữ 13,5g trong khi NSP không tan chỉ giữ được 6,15 g nước). NSP tan làm tăng độ nhớt
trong ruột, cản trở tế bào vách ruột hấp thu các chất dinh dưỡng, còn NSP không tan có trong
vách tế bào thực vật, ngăn trở các enzyme nội sinh tiếp cận với các chất dinh dưỡng như
protein, tinh bột và lipid có trong bào chất, từ đó cũng ngăn trở sự tiêu hóa, hấp thu các chất
dinh dưỡng này.
Các enzyme do động vật tiết ra từ bộ máy tiêu hóa (enzyme nội sinh) không có khả năng phân
giải được các chất thuộc nhóm NSP. Chỉ có enzyme của vi khuẩn sống trong ống tiêu hóa
hoặc các enzyme ngoại sinh mới có khả năng phân giải được chúng. Các enzyme ngoại sinh là
các enzyme sản xuất bằng con đuờng công nghệ sinh học dưới dạng các chế phẩm có hoạt lực
enzyme cao, chịu nhiệt, thích ứng với pH rộng và bền khi bảo quản trong điều kiện sản xuất.
Ngày nay nhiều chế phẩm enzyme thức ăn đã được sử dụng rộng rãi trong ngành thức ăn công
nghiệp như Natuphos (cung cấp phytase), Allzyme SSF (cung cấp phytase, amylase, protease,
celluase, beta-glucanase, pectinase, xylanase), Nutrizim (cung cấp protease, pectinase,
xylanase, beta-glucanase), Finase (cung cấp phytase, beta-glucanase, cellulase, xylanase),
Econase (cung cấp xylanase), Ronozyme (cung cấp β-glucanase, xylanase, amylase),
Hemicell (cung cấp beta-mananase, beta-glucanase, xylanase, alpha-glucosidase, cellulase,
amylase) v.v.. Trong các chế phẩm này, Hemicell đang được các nhà sản xuất thức ăn công
nghiệp và người chăn nuôi quan tâm.
Cơ chế hoạt động của Hemicell®
Hemicell® là sản phẩm lên men của vi khuẩn Bacillus lentus, hoạt chất chính là beta-
mananase, ngoài ra còn có beta-glucanase, xylanase, alpha-glucosidase, cellulase, amylase.
Chế phẩm Hemicell® có hai dạng, dạng bột và dạng hạt với hoạt tính enzyme tương ứng là
140 triệu đơn vị và 360 triệu đơn vị enzyme/kg. Beta-mananase là enzyme phân giải beta-
mannan, một polysaccharide có đơn vị cấu tạo là đường D-mannose và D-galactose gắn kết
với nhau bằng dây nối beta 1,4 glucosid, tỷ lệ D-galactose/D-mannose là 2/3
(Wikipedia.com). Beta-mannan có mặt trong ngô, mì, mạch, cám gạo, cám mì, đặc biệt có
nhiều trong các loại khô dầu như khô cọ (30-35%), khô dừa (25-30%), bột đậu guar (12-17%),
khô dầu vừng, vỏ đậu nành; trong khô đỗ tương, khô lạc, khô hướng dương, khô cải có ít và
chiếm tỷ lệ từ 1,6 đến 0,49% (Bảng 1).
Bảng 1: Hàm lượng beta- mannana trong nguyên liệu thức ăn
Nguyên liệu β-mannan % Nguyên liệu β-mannan %
Khô cọ
Khô dừa
Bột guar*
Vỏ đậu nành
Khô vừng (mè)
Khô đậu nành (44%CP)
Khô đậu nành (48%CP)
Khô hướng dương (33%CP)
Khô lạc
30-35
25-30
12-17
6-10
2,8-3,5
1,5-1,6
1,2-1,3
0,57
0,51
Khô cải
Khô đậu lupine
Khô bông
Lúa mạch
Cám gạo
Lúa mì
Ngô
Lúa miến
Cám mì
0,49
0,42
0,36
0,49
0,32
0,10
0,09
0,09
0,07
Bột guar: bột làm từ đậu guar (Cyamopsis tetragonoloba), một cây đậu hàng năm trồng phổ biến ở Ấn độ và
Pakistan
Nguồn: N.A. Dierick (1989), Arch.Anima.Nutri, 3, 241-261
VŨ DUY GIẢNG – Dùng enzyme để tăng hiệu quả sử dụng ...
3
Beta-mannan có trong vách tế bào cản trở sự tiếp cận của các enzyme nội sinh đối với các
chất dinh dưỡng nằm trong bào chất của thức ăn, từ đó làm giảm sự tiêu hóa thức ăn. Beta-
mannan cùng với các chất thuộc nhóm NSP lại có độ nhớt cao (vì hút nước mạnh), khi bám
vào lông nhung thì cũng cản trở sự hấp thu các chất dinh dưỡng qua niêm mạc ruột.
Bảng 1: Hàm lượng beta- mannana trong nguyên liệu thức ăn
Nguyên liệu β-mannan % Nguyên liệu Β-mannan %
Khô cọ
Khô dừa
Bột guar*
Vỏ đậu nành
Khô vừng (mè)
Khô đậu nành (44%CP)
Khô đậu nành (48%CP)
Khô hướng dương (33%CP)
Khô lạc
30-35
25-30
12-17
6-10
2,8-3,5
1,5-1,6
1,2-1,3
0,57
0,51
Khô cải
Khô đậu lupine
Khô bông
Lúa mạch
Cám gạo
Lúa mì
Ngô
Lúa miến
Cám mì
0,49
0,42
0,36
0,49
0,32
0,10
0,09
0,09
0,07
Nguồn: N.A. Dierick (1989), Arch.Anima.Nutri, 3, 241-261
Bột guar: bột làm từ đậu guar (Cyamopsis tetragonoloba), một cây đậu hàng năm trồng phổ biến
ở Ấn độ và Pakistan
Một nghiên cứu đánh giá sự hấp thu glucose và nước của ruột tịt của lợn đã thấy ruột tịt có thể
hấp thu 74,2% glucose và 42,7% nước nếu đưa vào ruột tịt một dung dịch glucose (có nồng độ
là 20g/lit), tuy nhiên nếu đưa vào ruột tịt dung dịch glucose cùng với β-mannan (nồng độ
glucose là 20g/lit và β-mannan là 6,7g/lít) thì glucose và nước chỉ hấp thu được 41,2 và 8,3%
lần lượt. Ray và cs. (1982) nghiên cứu trên 488 gà thịt 14 ngày tuổi đã thấy khẩu phần ăn
chứa 2% chất keo của đậu guar (rất giầu β-mannan ) tăng trọng và tỷ lệ chuyển đổi thức ăn
(FCR) của gà đã giảm 27 và 32% lần lượt so với khẩu phần không có chất keo của đậu guar.
Trong bối cảnh giá nguyên liệu thức ăn cao, để giảm giá thức ăn hỗn hợp, người làm công
thức phải lựa chọn nguyên liệu rẻ tiền như khô cọ, khô dừa, vỏ đậu nành.., các nguyên liệu
này lại giầu β-mannan và một số chất thuộc nhóm NSP như arabinoxylan, β-glucan,
galactan…. Để tăng tỷ lệ tiêu hóa, hấp thu các chất dinh dưỡng trong các loại thức ăn, phải
tìm cách loại bỏ những yếu tố kháng dinh dưỡng này.
Sơ đồ 2: β-mannase phá vỡ vách tế bào giúp enzyme nội sinh tiếp cận và
tiêu hóa chất dinh dưỡng
Nguồn: ChemGen, Bayer Việtnam (2006)
VIỆN CHĂN NUÔI - Tạp chí Khoa học Công nghệ Chăn nuôi - Số 16-Tháng 2-2009
4
Biện pháp loại bỏ những yếu tố cản trở sự tiêu hóa, hấp thu có trong nguyên liệu thức ăn, dễ
áp dụng trong công nghiệp TACN là sử dụng enzyme thức ăn. Chế phẩm Hemicell® chứa
enzyme beta-manannase khi đưa vào hỗn hợp thức ăn chứa những nguyên liệu giầu beta-
mannan, có tác dụng phân cắt mạch beta-1,4 glucosid của polymer mannan, làm cho chúng
ngắn lại, từ đó giảm độ nhớt của dịch ruột, tạo điều kiện cho niêm mạc ruột hấp thu các chất
dinh dưỡng được dễ dàng hơn (sơ đồ 2).
Beta-mannan bị phân cắt cho ra những phân đoạn có số lượng đường manose ít hơn, đó là
những manose oligosaccharide (MOS) (sơ đồ 3). MOS lúc này giữ vai trò là các prebiotic, có
tác dụng loại bỏ vi khuẩn bệnh bám dính vào thượng bì ruột và kích thích hệ miễn dịch ruột
hoạt động, từ đó giúp tăng cường sức khỏe của ruột, hạn chế rối loạn tiêu hóa. Cơ chế tăng
cường hệ miễn dịch ruột của MOS là: MOS hoạt hóa tế bào thực bào làm sản sinh cytokin,
cytokin tác động vào tế bào B để hình thành và hoạt hóa tương bào (plasma cells), tương bào
sẽ sản sinh kháng thể để tiêu diệt vi khuẩn; cytokin cũng kích hoạt tế bào độc (cytotoxic cells)
để tiết độc tố tiêu diệt vi khuẩn.
Sơ đồ 3: Beta-manannase của Hemicell chia nhỏ polymer beta-mannan thành những phân đoạn MOS
(Mannose Oligossacharide)
Nguồn: ChemGen, Bayer Vietnam (2006)
Các enzyme trong chế phẩm Hemicell® cũng giúp phân cắt cellulose và các chất xơ khác của
vách tế bào, tạo điều kiện cho enzyme nội sinh của ống tiêu hóa như amylase, protease, lipase
tiếp cận và phân giải các chất dinh dưỡng của thức ăn như tinh bột, protein và lipid thành
những phân tử nhỏ để hấp thu. Nhờ vậy giá trị năng lượng của thức ăn tăng lên (tăng lên
khoảng 100-150 Kcal ME/kg), tỷ lệ tiêu hóa amino acid tăng 1,5 - 2,3%.
Như vậy, Hemicell® có tác dụng tăng tỷ lệ tiêu hóa, hấp thu thức ăn, tăng giá trị năng lượng
thức ăn, tăng sức khỏe ruột, hạn chế tiêu chảy, giảm hiện tượng phân nhão, từ đó làm tăng
năng suất và hiệu quả chăn nuôi.
Các thí nghiệm chăn nuôi đánh giá tác dụng của Hemicell®
Các thí nghiệm trên lợn con sau cai sữa thực hiện ở Hàn quốc, Trung quốc, Thái lan, Hoa kỳ
từ năm 1997 đến năm 2006 cho biết khẩu phần ăn được bổ sung Hemicell® đã giúp tăng trọng
của lợn tăng 5,3%, tiêu tốn thức ăn/kg tăng trọng giảm 4,7% (Chem Gen, 2006).
VŨ DUY GIẢNG – Dùng enzyme để tăng hiệu quả sử dụng ...
5
Các thí nghiệm bổ sung Hemicell® cho lợn con sau cai sữa thực hiện ở Việt Nam cũng cho
kết quả tương đương, tăng trọng tăng 4%, FCR giảm 3,6%, tỷ lệ tiêu chảy giảm 40%. Khô đỗ
tương tuy có hàm lượng β-mannan thấp (1,2 -1,6%), nhưng thường được dùng với tỷ lệ cao
trong công thức và chính β-mannan trong khô đỗ tương đã làm giảm sự hấp thu các chất dinh
dưỡng, giảm hiệu quả sử dụng năng lượng và protein khẩu phần, tăng tỷ lệ tiêu chảy, dẫn đến
giảm năng suất chăn nuôi. Với những công thức thức ăn chứa nhiều khô đỗ tương nếu được
bổ sung Hemicell® thì các enzyme của chế phẩm sẽ phân giải beta-mannan và các chất xơ
khác, giúp cải thiện tăng trưởng, hiệu suất sử dụng thức ăn và giảm tiêu chảy (Bảng 2).
Bảng 2: Hiệu quả của Hemicell® đối với khẩu phần giầu khô đỗ tương cho lợn cai sữa
Tỷ lệ chuyển đổi TA
(FCR)
Tăng trọng (g/ngày) Điều trị bệnh (số lần
trích thuốc)
Khô đỗ tương (47,5%
CP) trong công thức
Đối
chứng
Bổ sung
Hemicell
Đối
chứng
Bổ sung
Hemicell
Đối
chứng
Bổ sung
Hemicell
Pha 1
9,75%
Pha 2
21,6%
Pha 3
24,8%
0,996
1,116a
1,441a
1,017
1,128b
1,364b
179,3
326,9
313,2a
188,9
331,0
333,7b
3,21a
2,23
0,67a
1,88b
1,58
0,23b
Nguồn: ChemGen, Bayer Việtnam (2006)
Một thí nghiệm của Petty và cs. ở trường Đại học bang Oklahoma (2002) làm trên 117 lợn sau
cai sữa với 3 khẩu phần là khẩu phần đối chứng (mật độ là 3297 kcal ME/kg ), khẩu phần bổ
sung beta-mannase (mật độ ME tương đương khẩu phần đối chứng) và khẩu phần bổ sung dầu
đỗ tương (mật mật độ ME cao hơn hai khẩu phần kia 100 kcal ME/kg), thời gian thí nghiệm là
21 ngày. Kết quả thí nghiệm ghi ở Bảng 3.
Bảng 3: Beta-mannase làm tăng hiệu quả s
ử dụng ME trong khẩu phần lợn
sau cai sữa 21-42 ngày
Chỉ tiêu Đối chứng
Bổ sung dầu đỗ tương
Bổ sung β-mannase
SE
ME, Kcal/kg
Thể trọng đầu thí nghiệm, kg
Thể trọng cuối thí nghiệm, kg
Tăng trọng g/ngày
Thức ăn thu nhận g/ngày
Tỷ lệ chuyển đổi thức ăn (FCR)
3.297
13,63
24,77
543
955
1,761b
3.396
13,66
24,99
553
941
1,701a
3.295
13,54
25,00
558
938
1,681a
0.07
0,22
9,7
12,3
0,02
Nguồn: dẫn theo Frank L. Jin & Hung-Yu Hsiao, ChemGen Group, (2002)
Những số liệu của Bảng 3 cho thấy, với khẩu phần được bổ sung beta-mananase dù mật độ
ME thấp hơn của khẩu phần bổ sung dầu đỗ tương 100 Kcal/kg vẫn cho tăng trọng hàng ngày
và FCR tương đương nhau. Thí nghiệm thực hiện trên gà Leghorn đẻ trứng thương phẩm với
khẩu phần có mật độ ME thấp (2830 Kcal/kg) được bổ sung Hemicell® cũng cho thấy tỷ lệ đẻ
không thua kém khẩu phần có mật độ ME cao (2950 Kcal/kg) không bổ sung Hemicell®
(71,65 và 72,14% ở khẩu phần mất độ ME thấp và cao, lần lượt), trong khi đó với khẩu phần
mật độ ME thấp không bổ sung Hemicell® thì làm giảm tỷ lệ đẻ (69,44%). Khối lượng trứng,