Năng lượng trong khẩu phần được cung cấp bởi: (i) đường, ví dụ như tinh bột và lactose; (ii) lipids, nhiều hơn gấp 2.5 lần so với carbohydrate; (iii) protein, mặc dù có cân bằng âm khi protein được sử dụng cho năng lượng; và (iv) vài hình thức của chất xơ lên men, chẳng hạn như hemicellulose và pectin. Năng lượng trong cơ thể được sử dụng cho: (i) duy trì sự sống, duy trì chức năng cơ bản, hoạt động bình thường; (ii) tăng trưởng, về mặt tích lũy protein và lipid; và (iii) sinh nhiệt, khi nhiệt độ môi trường xung quanh giảm xuống dưới mức phù hợp.
Lựa chọn hệ thống năng lượng
Nhu cầu năng lượng ở heo thể hiện ở các bài nghiên cứu khoa học hầu hết đều về năng lượng trao đổi, tính đến không chỉ năng lượng trong phân (chẳng hạn như năng lượng tiêu hóa) mà còn tính đến năng lượng mất đi qua nước tiểu. Ngược lại, hầu hết thông tin hiện hữu liên quan đến mật độ năng lượng trong thức ăn đều về năng lượng tiêu hóa (Le Dividich và Seve, 2001). Tuy nhiên, hệ thống năng lượng thuần (net energy – NE) được cho là chính xác hơn cả, nó được chấp nhận một cách rộng rãi nhưng được sử dụng một cách hạn chế. Hệ thống năng lượng thuần được xác thực một cách rộng rãi ở heo trưởng thành và cũng được xác thực cho heo nhỏ (Beattie và cộng sự, 1998).
Theo các tiêu chuẩn quốc tế, đơn vị chính xác để đo lường năng lượng là joule (J). Tuy nhiên, calorie (cal) khá phổ biến trong các sách về dinh dưỡng, do đó, mật độ tập trung năng lượng trong khẩu phần thường được mô tả bởi megajoules (MJ) và kilocalories (kcal). MJ được sử dụng là đơn vị đo lường năng lượng trong cuốn sách này, nhưng để chuyển sang kcal cũng khá dễ dàng, chỉ cần lấy KJ nhân với 239.
Năng lượng trong thức ăn
Mật độ năng lượng trung bình của những nguyên liệu phổ biến và chế độ ăn thực tế được sử dụng thương mại có thể được ước lượng từ công thức hóa học sau:
| GE = [4143 + (56 x %EE) + (15 x %CP) – (44 x %Ash)]/239(r2 = 0.98; NRC, 1998) | (5.1) |
| DE = [4151 + (38 x %EE) + (23 x %CP) – (122 x %Ash) – (64 x %CF)]/239(r2 = 0.9; Noblet và Percz, 1993) | (5.2) |
| ME = DE x [1.003 – (0.0021 x %CP)(Noblet và Percz, 1993) | (5.3) |
| NE = [(0.703 x DE) + (15.8 x %EE) + (4.7 x tinh bột) – (9.7 x %CP) – (9.8 x %CF)]/239(r2 = 0.97; Noblet và cộng sự, 1994) | (5.4) |
trong đó EE là ether extract, CP là crude protein và CF là crude fiber. Điều này đặc biệt hữu ích trong việc đánh giá biến động của các nguồn nguyên liệu mới chênh lệch so với trong thành phần hóa học của tài liệu tham chiếu. Trong hầu hết chế độ ăn uống và nguyên liệu hiện nay, năng lượng trao đổi có thể được giả định gần như 96% năng lượng tiêu hóa (NRC, 1998). Tuy nhiên, một ước lượng chính xác hơn có thể tính đến hàm lượng protein trong khẩu phần, nhiều hơn yêu cầu nhu cầu năng lượng cho dị hóa và bài tiết nước tiểu như ure. Do đó, chế độ ăn protein thấp, được cân bằng amino acid, chứa nhiều năng lượng trao đổi hơn so với chế độ ăn giàu protein với cùng mật độ năng lượng tiêu hóa, ít nhất về mặt lý thuyết. Tương tự, mật độ năng lượng thuần trong hầu hết nguyên liệu và chế độ ăn thực tế là khoảng 71% của năng lượng tiêu hóa hoặc 74% của năng lượng trao đổi (ITP, 2002).
Nhu cầu năng lượng
Nhu cầu năng lượng để duy trì và cho các hoạt động bình thường được thể hiện trên cơ sở trọng lượng cơ thể trao đổi chất (BW0.75), bởi vì điều này giải thích cho thay đổi ở mối quan hệ giữa trọng lượng và bề mặt cơ thể – tăng lên khi heo tăng trưởng.
Năng lượng chuyển hóa yêu cầu hằng ngày để duy trì (MEm) là 0.44 MJ ME/kg BW0.75 (NRC, 1998). Điều này tương đương với khoảng 0.46 MJ DE/kg BW0.75 hoặc 0.36 MJ NE/kg BW0.75(Noblet và cộng sự, 1994). Tất nhiên, năng lượng dùng đề duy trì không tạo ra bất kỳ sản phẩm lợi nhuận nào và do đó, nó được xem là điều không mong muốn, đắt tiền nhưng không thể không đáp ứng. Tỷ lệ tương đối của nhu cầu duy trì đối với tổng nhu cầu năng lượng tăng lên bởi heo trở nên nặng hơn và giảm khi heo tăng trưởng nhanh hơn. Ví dụ, một con heo 5kg yêu cầu 1.5 MJ ME mỗi ngày để duy trì và khoảng 4 MJ ME cho 250g tăng trưởng. Trong kịch bản này, MEm là khoảng 27% của tổng năng lượng yêu cầu, nhưng tỷ lệ tăng trưởng là gấp đôi, ME chỉ là 16% tổng. Ngược lại, một con heo 30kg yêu cầu 5.6 MJ ME để duy trì sự sống và 6.4 MJ ME để tăng trưởng ở 400g mỗi ngày. Đối với heo nặng hơn, MEm gần như chiếm một nửa tổng năng lượng yêu cầu (47%), nhưng với tỷ lệ tăng trưởng gấp đôi, giá trị này sẽ giảm xuống 30%. Bởi vì heo tăng trưởng nhanh yêu cầu ít ngày hơn để đạt được khối lượng cơ thể theo mục tiêu cụ thể, tăng trưởng nhanh là điều hiệu quả trong giai đoạn đầu vì yêu cầu duy trì được tối thiểu hóa.
Đối với tăng trưởng, heo yêu cầu khoảng 44 MJ ME trên mỗi kg protein tích lũy được, và xấp xỉ 55 MJ trên mỗi kg lipid tích lũy được (NRC, 1998). Giả sử rằng 1 kg mô nạc chứa khoảng 20% protein tích lũy (Whittemore, 1998), 1 kg chất béo năng lượng sẽ nhiều hơn so với 1kg mô nạc. Do đó, hiệu quả của việc tiêu hóa thức ăn luôn được cải thiện khi heo tích lũy nhiều mô nạc hơn mô mỡ. Đây là một lý do khác cho việc vì sao tăng trưởng sớm, chủ yếu là tăng nạc, được mong muốn và sinh lợi. Heo nhỏ yêu cầu khoảng 16 MJ ME/kg tăng trọng lượng cơ thể, giả sử tỷ lệ 1:1 protein và lipit trong cơ thể (Whittemore, 1998).
Heo con được giữ ở vùng có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ thích hợp với chúng sẽ tiêu hao một lượng đáng kể năng lượng để duy trì nhiệt độ cơ thể. Tất nhiên, chi phí này được khấu trừ từ năng lượng dành cho tăng trưởng, nếu không heo không thể tiêu thụ nhiều thức ăn hơn. Tuy nhiên, ở heo con, việc tăng lượng ăn vào do tiếp xúc với môi trường lạnh thường không xảy ra, đặc biệt trong suốt giai đoạn đầu của thời kỳ sơ sinh. Trung bình, heo yêu cầu khoảng 0.0015 MJ ME/kg BW0.75 cho mỗi độ C thấp hơn nhiệt độ tối ưu (Whittemore và Fawcett, 1976). Ví dụ, nếu heo 10kg được giữ ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tối ưu 20C, chúng sử dụng xấp xỉ 0.17 MJ từ năng lượng trao đổi tiêu thụ mỗi ngày cho việc tự sưởi ấm. Do đó, heo sẽ giảm tăng trọng 11g/ngày do mất năng lượng cho việc tự sưởi ấm, hoặc tăng lượng thức ăn nạp vào 11g/ngày (16 MJ ME/kg thức ăn), cách thứ hai thường không được ưa chuộng.
Mật độ năng lượng khẩu phần
Nhìn chung, heo được cho ăn thức ăn có mức năng lượng khác nhau sẽ tự điều chỉnh mức năng lượng ăn vào như nhau bằng cách điều chỉnh lượng ăn. Tất nhiên, khi khẩu phần có năng lượng quá thấp, heo không ăn nhiều hơn sức chứa của ruột trước khi đáp ứng đủ nhu cầu năng lượng, hoặc năng lượng quá cao làm heo không đủ no, do đó không thể tự điều chỉnh mức năng lượng ăn vào trong 2 trường hợp trên. Tuy nhiên, khả năng heo tự bù đắp năng lượng trong các khẩu phần có năng lượng thấp phụ thuộc vào kích thước của heo (Black và cộng sự, 1986).
Do đó, heo con có tiềm năng di truyền cao phát triển dưới khả năng của chúng về tăng nạc (kết quả của lượng ăn vào hạn chế) không thể điều chỉnh năng lượng ăn vào với chế độ ăn năng lượng thấp. Nhìn chung, heo hiện đại dưới 50kg không thể điều chỉnh năng lượng ăn vào một cách hiệu quả (Whittemore và Green, 2001). Trong trường hợp này, người ta cho rằng mật độ năng lượng khẩu phần dưới 15.5 MJ ME/kg có thể giảm năng lượng ăn vào ở heo dưới 15kg (Fowler và Gill, 1989). Tối thiểu 14 MJ ME/kg cũng được đề xuất cho heo trên 15kg, bởi vì mỗi MJ ME dưới ngưỡng có khả năng giảm năng lượng ăn vào hàng ngày bởi ít nhất 1.5 MJ (NRC,1987).
Mật độ năng lượng khẩu phần được khuyến nghị ở bảng 5.2 chỉ nên được sử dụng như một hướng dẫn, bởi tổ hợp nguyên liệu và tính sẵn có của chất béo và dầu bổ sung làm năng lượng đạt đến ngưỡng cao trong khẩu phần.
| Bảng 5.2. Khuyến cáo như cầu năng lượng (MJ/kg) cho heo cona. | |||
| Trọng lượng cơ thể (kg) | Năng lượng tiêu hóa | Năng lượng trao đổi | năng lượng thuần |
| 4-6 | 17.5 | 16.5 | 12.5 |
| 6-8 | 17 | 16 | 12 |
| 8-12 | 16.5 | 15.5 | 11.5 |
| 12-20 | 16 | 15 | 11 |
| 20-30 | 15.5 | 14.5 | 10.5 |
a 1 MJ = 239 kcal
Tỷ lệ giữa các chất dinh dưỡng và năng lượng
Khi heo có khả năng điều chỉnh năng lượng ăn vào, người ta khuyến cáo cung cấp tất cả các loại dinh dưỡng ở một tỷ lệ nhất định so với năng lượng để đảm bảo năng lượng ăn vào giống nhau dù các mức năng lượng khẩu phần khác nhau. Bởi vì heo cai sữa chỉ tiêu thụ một lượng nhỏ thức ăn không xét đến mật độ năng lượng khẩu phần, điều này chỉ logic khi giả định rằng tăng trưởng được tăng cường từ thức ăn năng lượng cao. Trong trường hợp này, hàm lượng các chất dinh dưỡng khác và đặc biệt là các amino acid nên được tăng theo tỷ lệ tương ứng để hỗ trợ tăng trưởng.
Đối với hệ thống sản xuất quy mô nhỏ, sử dụng một hoặc nhiều nhất hai loại thức ăn trong suốt giai đoạn sơ sinh, tỷ lể 1g lysine tổng số trên 1 MJ năng lượng tiêu hóa được xem là phù hợp một cách lý tưởng (Cole và Sprent, 2001). Mặc dù vậy với các chương trình cho ăn phức tạp hơn, mật độ năng lượng khẩu phần giảm dần là phù hợp hơn (bảng 5.3) để giảm chi phí thức ăn và bài tiết ni tơ.
Hàm lượng tất cả các amino acid phải tỷ lệ đối với lysine dựa trên khái niệm protein lý tưởng (xem bên dưới). Không có bất kỳ nghiên cứu khoa học nào thể hiện rằng hàm lượng khoáng và vitamin không nên được điều chỉnh một cách tương tự theo mật độ năng lượng, bởi vì điều này thường không thực tế; có thể bởi vì những chất dinh dưỡng này luôn được cung cấp một cách dư thừa. Cuối cùng, không có ghi nhận nào thể hiện phụ gia thức ăn và thuốc được điều chỉnh theo mật độ năng lượng bởi hàm lượng các chất này thường được quy định bởi luật.
| Bảng 5.3. Khuyến nghị tỷ lệ giữa lysine tiêu hóa hồi tràng thực và năng lượng (g/MJ) cho khẩu phần heo cona. | |||
| Trọng lượng cơ thể (kg)b | Lys/DE | Lys/ME | Lys/NE |
| 4-6 | 0.9 | 0.95 | 1.25 |
| 6-8 | 0.85 | 0.9 | 1.2 |
| 8-12 | 0.8 | 0.85 | 1.15 |
| 12-20 | 0.75 | 0.8 | 1.1 |
| 20-30 | 0.7 | 0.75 | 1.05 |
DE (digestible energy), năng lượng tiêu hóa; ME (metabolizable energy), năng lượng trao đổi; NE (net energy), năng lượng thuần.
a 1 MJ = 239 kcal
b Đối với các khoảng cân nặng được sử dụng trung bình giá trị liền kề
Tinh bột
Trong sữa heo nái, lactose (25% DM) và lipid (40% DM) là hai nguồn năng lượng chính. Tuy nhiên trong ngũ cốc đặc thù tinh bột (70% DM) là nguồn cung cấp năng lượng chính bởi vì người ta tính đến các yếu tố chi phí. Chỉ trong thời kì sau cai sữa hoặc tập ăn, lactose (20-30%) trở thành nguồn năng lượng chính nhưng đóng góp của nó giảm dần.
Ngũ cốc được xử lý nhiệt cung cấp nhiều tinh bột dễ tiêu hóa, nhưng giá trị của chúng có thể được tranh luận. Mặc dù khả năng sử dụng enzyme để tiêu hóa tinh bột thô được ứng dụng nhanh chóng đối với các công thức heo sau cai sữa cao cấp (Wiseman và cộng sự, 2001), ngũ cốc được nấu chín được xem là có lợi cho heo con khi lượng ăn vào là vấn đề (Mavromichalis và Varley, 2003).
Có một điều cần chú ý rằng hiệu suất tăng trưởng không phản ánh mức độ hồ hóa của tinh bột (Hongtrakul và cộng sự, 1998). Thực tế, nấu quá chín làm tăng lượng tinh bột khó tiêu hóa và tăng tính sẵn có cho hệ vi khuẩn trong ruột già (Annison và Topping, 1994). Mặc dù từ khía cạnh thực tế, giá trị keo hóa được đề cập trong bảng 5.4 có thể được sử dụng rộng rãi như những hướng dẫn ban đầu.
| Bảng 5.4. Giá trị keo hóa điển hình cho những ngũ cốc chính được nấu chín (Từ S. Tibble, SCA Iberia SA, 2004, theo trao đổi riêng) | |
| Ngũ cốc | % |
| Bắp | 65 |
| Lúa mì | 70 |
| Yến mạch | 60 |
| Lúa mạch | 75 |
| Gạo | 45 |
