Tác giả: Axel Minetto, Product manager in monogastrics, Animine France
Tại sao chúng tại lại cần bổ sung Đồng trong thức ăn cho lợn?
Đồng được coi là một nguyên tố vi lượng cần thiết cho dinh dưỡng của lợn, nhưng khả dụng sinh học của Đồng trong các thành phần thức ăn cơ bản thường không đủ để đáp ứng các yêu cầu sinh lý. Do đó, Đồng được thêm vào thức ăn ở nồng độ từ đủ để đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của động vật đến nồng độ cao hơn để cải thiện tốc độ tăng trưởng và sức khỏe tiêu hóa. Tuy nhiên, do khả năng giữ lại thấp, Đồng chủ yếu được bài tiết qua phân. Do đó, giảm lượng Đồng trong thức ăn chăn nuôi có nghĩa là giảm lượng Đồng trong nước thải để tránh các tác động xấu đến môi trường có thể xảy ra mà không ảnh hưởng đến sự tăng trưởng hoặc sức khỏe vật nuôi. Để đạt được điều này, cần phải hiểu sâu hơn về chức năng và vị trí của Đồng trong cơ thể, điều này ảnh hưởng đến sự hấp thụ và bài tiết cũng như khả dụng sinh học của chúng.
Bổ sung Đồng là vì bắt buộc hay vì kích thích tăng trưởng?
Đồng là một nguyên tố thiết yếu liên quan đến nhiều chức năng sinh học, chẳng hạn như hô hấp tế bào, chống lại stress oxy hóa và vận chuyển Sắt (Fe), do sự hiện diện của chúng trong các enzyme, cofactor và protein khác nhau. Vật nuôi có nhu cầu Đồng sinh lý tương đối thấp theo cơ quan khoa học (NRC, INRAE) gồm 4-10 ppm đối với lợn, 4-5 ppm đối với gà đẻ và khoảng 8 ppm đối với gà thịt. Tuy nhiên, Đồng thường được bổ sung vào dinh dưỡng động vật với liều lượng cao. Tại Châu Âu, liều tối đa cho phép là 25 ppm, ngoại trừ 150 ppm ở lợn con bú mẹ và cai sữa, hoặc lên đến 4 tuần sau cai sữa và 100 ppm cho 4-8 tuần sau cai sữa (Ủy ban Châu Âu, 2018). Tuy nhiên, ở nhiều quốc gia ngoài EU, liều lượng của Đồng (150-250 ppm) thường được sử dụng như một chất kích thích tăng trưởng trong thực nghiệm chăn nuôi lợn thương mại.
Nhiều nghiên cứu đã xác nhận tác dụng tăng trưởng của Đồng trong chăn nuôi lợn. Mặc dù thúc đẩy tăng trưởng cơ bản của Đồng trong chế độ ăn vẫn chưa được nhận thức rộng rãi, nhưng một số cơ chế hoạt động khác đã được đề xuất. Sự chuyển hóa của Đồng ảnh hưởng đến hoạt tính sinh học, làm cho Cu2+ độc hơn Cu+. Mặc dù sự hình thành Đồng bị ảnh hưởng trong quá trình vận chuyển ở đường ruột động vật, nhưng một nghiên cứu về thức ăn cho động vật gần đây cho thấy rằng đồng(I) CoRouge® (Cu2O) đơn hóa trị đã được chứng minh là có ảnh hưởng tích cực đến năng suất và hệ vi sinh vật đường ruột ở động vật.
Đồng trên thị trường thức ăn chăn nuôi
Tất cả các nguồn Đồng có sẵn cho ngành thức ăn chăn nuôi đều phải tuân theo các quy định nghiêm ngặt về các chất không mong muốn. Kim loại nặng và dioxin gây ra những rủi ro đáng kể đối với thức ăn chăn nuôi và chuỗi thức ăn, với hàm lượng Đồng cao có thể dẫn đến tỷ lệ ô nhiễm trong thức ăn chăn nuôi thấp hơn. Tuy nhiên, sự khác biệt về nồng độ Đồng đã được quan sát thấy rằng, sự khác biệt này đóng một vai trò quan trọng trong chi phí của công thức thức ăn chăn nuôi.
Hình 1: Nồng độ của các nguồn Đồng trên thị trường
Hàm lượng Đồng cao mang lại nhiều lợi thế cho ngành thức ăn chăn nuôi:
• Nhiều khía cạnh hơn trong thức ăn trộn, cho phép linh hoạt cho công thức của các thành phần khác.
• Cần ít không gian lưu trữ cho máy trộn sẵn.
• Tiết kiệm chi phí vận chuyển liên quan (1 pallet Đồng đơn hóa trị (I) đại diện cho 3 pallet Đồng sunfat hoặc thậm
chí nhiều pallet Đồng chelate hơn)
Lợi thế của nguồn Đồng không tan trong nước
Tất cả các nguồn Đồng có sẵn trên thị trường đều hòa tan trong nước, ngoại trừ Đồng đơn hóa trị (I) CoRouge®, không hòa tan trong nước nhưng sẽ hòa tan trong điều kiện axit (pH < 4). Các hợp chất không tan trong nước có nhiều ưu điểm miễn là chúng hòa tan tốt ở gần đường tiêu hóa và được hấp thu trong ruột.
Hình 2: Độ hòa tan của Đồng từ hai nguồn khác nhau: CuSO4 và CoRouge
Đồng sunfat và một số khoáng chất vi lượng chelate Đồng là các hợp chất hòa tan trong nước và có thể có tác dụng phụ trong hỗn hợp trộn sẵn và trong ruột. Kể từ đầu những năm 2000, các oxit kim loại đã được chứng minh là ít ảnh hưởng đến sự ổn định của vitamin khi được trộn trong hỗn hợp vitamin và khoáng chất. Kể từ đó, các nhà sản xuất đã cải thiện tính ổn định của vitamin, khiến chúng ít bị ảnh hưởng bởi các hợp chất và điều kiện bảo quản khác. Khi hàm lượng vitamin bị giảm do giá thành cao hoặc thiếu hụt trong sản phẩm, thì việc được chú ý đến là tính ổn định của vitamin trong hỗn hợp trộn sẵn và thức ăn chăn nuôi trở nên quan trọng hơn.
Hình 3: Hàm lượng vitamin A sau bảo quản tương đương 140 ppm Đồng bổ sung
Nguồn Đồng và sự đối kháng với phytate
Các khoáng chất như Canxi, Kẽm, Đồng và Sắt có thể liên kết với axit phytic và làm giảm khả năng hòa tan của chúng trong đường tiêu hóa. Nếu những chất đối kháng này nhanh chóng thải sắt phytate sau quá trình nạp vào, thì quá trình thủy phân của chúng bằng phytase nội sinh hoặc bổ sung sẽ bị suy yếu.
Ảnh hưởng tiêu cực này trở nên nghiêm trọng hơn trong các điều kiện sau:
• Bổ sung liều lượng cao các chất khoáng vi lượng.
• Bổ sung các nguồn hòa tan như sunfat hoặc chelate.
• Bổ sung Phytase tác dụng nhanh .
• Đá vôi hòa tan cao.
Đồng có ái lực cao với các axit amin nên ít bị ảnh hưởng bởi Phytate và Ca hình thành dạng Chelate, cho phép Đồng ngăn chặn khả năng hòa tan của chúng. Tuy nhiên, nguồn Đồng hòa tan trong đường tiêu hóa có thể tương tác với phytate để tạo thành phức hợp Kẽm-Canxi-Đồng-Phytate, hoặc phức hợp Đồng-Canxi-Phytate có khả năng chống lại hoạt động thủy phân của Phytase hiện có.
Ngoài ra, axit phytic có ái lực liên kết mạnh với các khoáng chất hóa trị hai và hóa trị ba. Khác với các hợp chất Đồng khác, CoRouge® là một dạng kim loại đơn hóa trị. Chúng ít ảnh hưởng bởi việc giải phóng phốt pho phytic và sẽ tối ưu nhằm cải thiện hoạt động của Phytase.
Hình 4: Tác dụng của Đồng đối với sự giải phóng P
Hấp thụ trực tiếp qua ruột
Lượng Đồng được giữ lại trong lợn đã được chú ý trong một số nghiên cứu cũng như sự khác biệt về lượng nạp vào cho phép tính toán lượng hàm lượng Đồng bài tiết trong nước thải và phân. Tỷ lệ bị giữ lại tương đối thấp, ước tính trong tài liệu có ít hơn 2 mg/kg Đồng tăng trọng ở lợn con và lợn đang phát triển. Khoảng 80-90% lượng Đồng mà lợn ăn vào được tìm thấy trong phân, trong đó chỉ 1-2% được bài tiết qua nước tiểu khi lượng ăn vào gần đạt yêu cầu. Mặc dù tính khả dụng sinh học của các nguyên tố vi lượng, đặc biệt là Đồng, luôn quan trọng và luôn có nhu cầu trên thị trường, nhưng ít được nhận thức về sự hấp thụ trên thực tế.
Các chất vận chuyển khác nhau trong ruột có liên quan đến sự hấp thụ chủ động của Đồng, chất quan trọng nhất trong số đó được gọi là CTR1. Sự hấp thụ của Đồng phụ thuộc vào trạng thái oxy hóa của chúng. CTR1 chỉ có thể hấp thụ dạng đơn hóa trị của các ion Đồng. Tuy nhiên, hầu hết các nguồn Đồng được phê duyệt và sử dụng trong dinh dưỡng động vật là dạng ion Đồng hóa trị hai. Do đó, một số protein màng tế bào ruột được yêu cầu để khử Cu2+ thành Cu+. Mặc dù các protein này vẫn chưa được xác định rõ ràng, nhưng giả thuyết chính liên quan đến các protein Steap, Steap2, còn được gọi là Fe3+ reductase.
Đồng đơn hóa trị do CoRouge® cung cấp có khả năng hấp thụ trực tiếp, ít bị ảnh hưởng và an toàn hơn cho năng suất tối ưu.
Hình 5: Sự hấp thu Đồng trong tế bào ruột
Độc tính và sự tích tụ Đồng ở gan trên lợn
Việc lưu trữ Đồng trong gan là kết quả của việc hấp thụ Đồng mà không phải là nguyên nhân của kích thích tăng trưởng. Việc cung cấp lượng Đồng cao trong thời gian dài dẫn đến dư thừa Đồng trong cơ thể, có thể gây tổn thương tế bào thông qua sự hình thành các gốc tự do, gây ra quá trình oxy hóa và viêm nhiễm.
Một nghiên cứu gần đây được thực hiện ở Thái Lan (tại trạm nghiên cứu BARC) đã chỉ ra rằng lợn con được cho ăn 150ppm Cu (từ Đồng đơn hóa trị CoRouge®) có hàm lượng tích lũy trong gan thấp hơn 10 lần so với nhóm được cho ăn 250ppm Đồng Sunfat. Tuy nhiên, các thông số hiệu suất của cả hai nhóm (FI, FCR, ADG…) hoàn toàn giống nhau, chứng tỏ rằng sự tích lũy Đồng trong gan không phải là dấu hiệu để dự đoán khả năng cải thiện hiệu suất
tăng trưởng.
Hình 6: Đồng tích lũy trong gan và sự tăng trưởng
Hơn nữa, sự tích tụ Đồng lâu dài trong gan sẽ làm suy yếu chức năng của các cơ quan khác và gây ra tổn thương oxy hóa. Oxy hóa là bước đầu tiên dẫn đến viêm nhiễm, tổn thương và tiêu hao năng lượng của vật chủ.
Đại học Illinois kết hợp với công ty Animine của Pháp đã nghiên cứu ảnh hưởng độc tính Đồng đến năng suất lâu dài. Lợn được cho ăn 250ppm đồng sulfat (so với 250pmm Đồng hoá trị một) trong hầu hết các giai đoạn, dẫn đến triệu chứng stress oxy hoá gan như malondialdehyde (MDA) và sản sinh ra các cytokine chống viêm (TNFα và IL-β, xem hình 2). Kết quả là liều Đồng sulfat siêu dinh dưỡng tác động xấu đến hiệu suất ở cuối nghiên cứu so với dạng đơn hoá trị thường tích luỹ trong gan.
Hình 7: Độc tính gan và thể trọng khi thịt
Kết luận
Đồng là một chất dinh dưỡng thiết yếu được các cơ quan chức năng giám sát chặt chẽ do tác động tiềm ẩn của chúng đối với sự tích tụ trong môi trường và sự phát triển tính kháng của vi sinh vật. Như đã xuất hiện ở Châu Âu, ngành thức ăn chăn nuôi đang chịu áp lực khi phải cải thiện các phương pháp áp dụng hiện tại để tìm ra sự thỏa hiệp giữa năng suất vật nuôi và tính bền vững. Mặc dù đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều thập kỷ, cơ chế hoạt động và phản ứng liều lượng của việc bổ sung Đồng vẫn còn gây tranh cãi. Liều lượng và nguồn phytase mới đã đặt ra những câu hỏi về sự ảnh hưởng với các khoáng chất đa lượng và vi lượng. Với sự có mặt của Đồng đơn hóa trị CoRouge® sẽ mang đến cơ hội mới cho các chuyên gia dinh dưỡng về nguồn cung cấp Đồng cho sự phát triển.
Dịch giả: Hồ Ngọc Thủy
Nutrispices Việt Nam