Cách đây hơn một thập kỉ, khi enzyme được bổ sung lần đầu tiên vào trong khẩu phần ăn, sự bổ sung này chỉ giới hạn ở việc sử dụng phytase để giảm sự bài tiết phốt pho. Mặc dù việc bổ sung enzyme vào khẩu phần ăn đã được sử dụng trong nhiều năm, nhưng chúng chỉ dừng lại ở bề nổi – như các nghiên cứu về công nghệ enzyme thức ăn chăn nuôi.

Sự hiểu biết nhiều hơn về việc sử dụng enzyme trong khẩu phần ăn xuất hiện vào thời điểm khi nhu cầu protein chất lượng cao tiếp tục tăng trên khắp Bắc Mỹ và toàn cầu. Với những tiến bộ trong quản lý và công nghệ chăn nuôi, và hiện nay động vật được nuôi trong khoảng thời gian tương đối ngắn. Do đó người chăn nuôi cần tối đa hóa thời gian đó một cách hiệu quả để đáp ứng nhu cầu protein tăng lên, bao gồm cả việc tận dụng tối đa lượng thức ăn.

Các nhà sản xuất cần khéo léo hơn trong việc tối ưu hóa chăn nuôi theo cách bền vững – và enzyme mang lại cơ hội để làm điều đó.

Kết hợp sử dụng các nguyên liệu khó tiêu

Khẩu phần ăn cho gia cầm và heo thường bao gồm các nguyên liệu cơ bản dễ tiêu hóa như ngô và khô đậu nành. Một khẩu phần ngô-khô đậu có tỉ lệ tiêu hóa là khoảng 85%, còn lại 15% chưa được tiêu hóa. Ở động vật non, tỷ lệ thức ăn khó tiêu sẽ tăng lên do cơ thể chúng chưa sản xuất đủ lượng enzyme nội sinh để phân giải.

Những nguyên liệu đắt tiền này không những không được tận dụng hết mà còn gây ra những tác động bất lợi cho đường ruột. Các chất dinh dưỡng không được tiêu hóa gây ra kích ứng ruột và tiêu chảy, ảnh hưởng tới sự hấp thu chất dinh dưỡng. Đây là một vấn đề mà các enzyme có thể hỗ trợ để xử lý.

Ngoài ra, các chuyên gia dinh dưỡng ở Bắc Mỹ đang tìm thấy nhiều nguyên liệu có thể thay thế trong thời điểm biến động giá nguyên liệu thô. Điều này cũng tạo ra một thách thức vì những nguyên liệu này có tỷ lệ tiêu hóa thấp và chứa nhiều các yếu tố kháng dưỡng. 

Ba loại enzyme phytases, carbohydrases, và protease sẽ được thảo luận trong bài viết này về vai trò và tác dụng cụ thể đối với động vật và những lợi ích cho người chăn nuôi.

Chức năng và lợi ích cơ bản của enzyme

Mặc dù tất cả các enzyme có chức năng tương tự nhau khi bổ sung vào thức ăn – đều cải thiện khả năng tiêu hóa của động vật với các nguyên liệu thô, tuy nhiên các chuyên gia dinh dưỡng có thể sử dụng chúng qua theo nhiều cách tiếp cận khác nhau. Mỗi enzyme có các đặc điểm khác nhau và điều đó ảnh hưởng đến tỉ lệ bổ sung trong khẩu phần ăn: sự cần thiết của lớp vi bọc, vị trí hoạt động trong ruột động vật và hiệu quả tổng thể của chúng.

Một trong những yếu tố thú vị và quan trọng của enzyme là mỗi loại đều có vai trò cụ thể trong cơ thể động vật, Mỗi loại enzyme hoạt động trên một cơ chất nhất định để bắt đầu các phản ứng hóa học trong cơ thể. Tuy nhiên, một loại enzyme nhất định chỉ phù hợp với một loại cơ chất nhất định – tương tự như cơ chế ổ khóa-chìa khóa.

Lợi ích của việc bổ sung enzyme có thể thấy qua những mặt sau:

1. Giảm giá thành thức ăn khi sử dụng ma trận

2. Tăng trưởng hoặc hiệu quả sử dụng thức ăn có thể được cải thiện do giải phóng chất dinh dưỡng, dẫn đến giảm chi phí cho mỗi kg thịt

3. Enzyme cũng có thể đóng một vai trò nào đó trong việc quản lý sức khỏe đường ruột. Khẩu phần ăn nhiều chất xơ không tan làm tăng độ nhớt của ruột và quá trình lên men và có thể gây chết ở động vật. Vi khuẩn gây bệnh cũng có thể phát triển mạnh ở khẩu phần ăn dư thừa nitơ.

Trong khi enzyme phytases và carbonhydrases được sử dụng từ lâu thì protease gần đây mới được thêm vào danh mục enzyme bổ sung trong khẩu phần ăn. Điều quan trọng là mỗi enzyme phân giải cho một cơ chất cụ thể. Và không phải tất cả các enzyme đều giống nhau về cấu trúc và cơ chế hoạt động của chúng.

Các phương thức hoạt động của enzyme

Dưới đây là đánh giá về cách mà các chuyên gia dinh dưỡng có thể sử dụng ba loại enzyme để mang lại lợi ích cho vật nuôi và nhà chăn nuôi.

1. Phytase

Cơ chất của phytase là acid phytic, đây là dạng mà phốt pho bị lưu trữ trong các mô thực vật. Acid phytic gây bất lợi cho vật nuôi vì nó liên kết với các khoáng chất và acid amin khiến chúng không còn khả dụng cho động vật. Điều này dẫn tới việc các chất dinh dưỡng có lợi bị đào thải ra ngoài môi trường khiến năng suất giảm sút.

Enzyme phytase đã được bổ sung vào khẩu phần của động vật trong hơn một thập kỷ. Như đã nêu, mục tiêu và cơ chế hoạt động chính của phytase là giảm bài tiết phốt pho, việc sử dụng này sẽ tiết kiệm chi phí trong khẩu phần ăn. Ban đầu, việc tiết kiệm này liên quan đến việc giảm chi phí phốt pho trong khẩu phần, nhưng các chuyên gia dinh dưỡng cũng có thể linh hoạt để giảm lượng khô đậu nành nhờ việc cải thiện khả năng tiêu hóa acid amin.

2. Carbohydrase

Enzyme carbonhydrase gồm các enzyme: xylanases, glucanases và amylases. Chúng hoạt động trong dạ dày để phân giải các carbohydrate như chất xơ, tinh bột và NSP thành đường đơn, để cung cấp năng lượng cho cơ thể động vật sử dụng.

Các nguồn ngũ cốc như ngô, lúa mạch và lúa mì có lớp vỏ cám bên ngoài. Phần lớn lớp vỏ này bị phá vỡ vật lý trong quá trình sản xuất thức ăn, nhưng không hết hoàn toàn. Động vật không thể tiêu hóa được phần xơ của thành tế bào hạt và tỷ lệ này chiếm 10-20%. Carbohydrase sẽ phá hủy và phân giải các phân tử giàu tinh bột này.

Một trong những loại carbonhydrase phổ biến nhất là xylanase. Xylanase phá hủy cấu trúc arabinoxylan của ngô hoặc lúa mì, cho phép động vật hấp thụ các thành phần này như một nguồn năng lượng. Điều này hạn chế việc bổ sung chất béo hoặc năng lượng ở khẩu phần ăn vỗ béo.

3. Protease

Enzyme protease là công nghệ mới nhất – so với các loại enzyme khác, với protein động vật và thực vật là cơ chất của chúng. Chúng phân giải các yếu tố kháng dinh dưỡng liên quan đến các protein khác nhau. Protease cải thiện quá trình tiêu hóa protein và tăng tính khả dụng của acid amin, giúp giải phóng các chất dinh dưỡng có giá trị. Kết quả là cải thiện sự tăng trưởng và năng suất của động vật, giảm thiểu các ảnh hưởng bất lợi do của lượng protein không tiêu hóa được ở phần ruột sau.

Các nguyên liệu thô có tỷ lệ tiêu hóa acid amin thấp bị ảnh hưởng mạnh mẽ nhất bởi các enzyme protease ngoại sinh, đó là lý do tại sao việc sử dụng enzyme protease hiệu quả nhất là khi các nguyên liệu thay thế được sử dụng trong khẩu phần. Protease giúp người chăn nuôi quản lý rủi ro dinh dưỡng liên quan đến chất lượng thức ăn chăn nuôi và cho phép họ sử dụng tốt nhất tất cả các nguyên liệu thức ăn sẵn có.

Protease không bị giới hạn trong khẩu phần ăn với các thành phần thay thế. Động vật ăn khẩu phần cơ bản ngô-khô đậu không thể sử dụng hoàn toàn 100% protein. Do đó, việc bổ sung enzyme protease vào khẩu phần ngô-khô đậu sẽ giúp tăng cường khả năng tiêu hóa acid amin và năng suất vật nuôi.

Việc sử dụng trong tương lai

Lợi ích về việc sử dụng enzyme ngày càng trở nên rõ ràng hơn khi nhiều nghiên cứu được thực hiện. Đối với động vật, các enzyme giúp tối ưu hóa sức khỏe đường ruột, tạo ta sự phát triển đồng đều và tăng cường sức khỏe tổng thể. Đối với nhà chăn nuôi, họ giảm được chi phí thức ăn và cải thiện về lợi nhuận.

Mỗi loại enzyme đều có chức năng cụ thể riêng biệt và do đó không gây trở ngại lẫn nhau.Điểm mấu chốt là việc sử dụng enzyme sẽ tiếp tục phát triển khi chúng ta tìm hiểu thêm về từng công nghệ sản xuất.

Nguồn: FeedStrategy

Biên dịch: Acare Team