Tác giả: Gustavo Cordero et al.

Enzyme từ lâu đã được công nhận là một giải pháp giúp làm giảm các tác động tới môi trường, cải thiện năng suất vật nuôi và giúp hạ giá thành thức ăn chăn nuôi. Tổng quan, việc sử dụng các enzyme ngoại sinh trong dinh dưỡng vật nuôi về cơ bản dựa trên việc phá hủy các hợp chất kháng dưỡng, làm tăng khả năng tiêu hóa các chất dinh dưỡng và cải thiện năng suất chăn nuôi. Bài viết này thảo luận về các chiến lược ứng dụng enzyme mới để tiết kiệm tối đa chi phí thức ăn, giảm thiểu sự bài tiết phốt pho và giảm lượng khí thải carbon.

Trong những năm gần đây, chúng tôi nhận thấy sự quan tâm ngày càng tăng của người tiêu dùng về cách thức sản xuất thực phẩm, điều này đang ảnh hưởng đến hành vi của ngành nông nghiệp thực phẩm và sản xuất thức ăn chăn nuôi. Tuy áp lực ban đầu là yêu cầu cải thiện phúc lợi động vật, nhưng gần đây tác động về môi trường của việc sản xuất thức ăn chăn nuôi đã trở thành một trong những lĩnh vực trọng tâm. Các nhà chăn nuôi động vật và các chuyên gia dinh dưỡng nên cùng nhau cân nhắc cụ thể cách tối ưu hóa sản xuất protein động vật không chỉ về quan điểm cải thiện chi phí và năng suất, mà còn phải cân nhắc các yếu tố bền vững.

Hai lĩnh vực quan trọng cần cân nhắc là: sự ô nhiễm từ phân động vật và sự đóng góp vào biến đổi khí hậu do khí thải nhà kính. Ngành nông sản nói chung đang phải chịu áp lực đáng kể trong việc cải thiện các chứng chỉ về môi trường và trên thực tế,có 26% người tiêu dùng đã nói rằng họ ý thức cao về tính bền vững khi mua các sản phẩm thịt (theo “Chiến lược thức ăn chăn nuôi 2019”).

Sự bài tiết Phốt pho và Nitơ

Ô nhiễm môi trường từ việc chăn nuôi lợn và gia cầm là một vấn đề xã hội quan trọng. Phân có nguồn gốc từ trang trại có hàm lượng nitơ và phốt pho cao, nếu không được chứa đúng cách có thể gây ô nhiễm nguồn nước ngầm và thoát ra ngoài bởi đường nước. Điều này sẽ dẫn đến việc tạo ra tảo thực vật phù du một cách mất kiểm soát (hiện tượng phú dưỡng) và phá hủy hệ sinh thái địa phương. Vì đã hiểu rõ được những tác động đến môi trường, Châu Âu đã đưa ra các quy định và chỉ thị để giảm bớt sự bài tiết khoáng chất liên quan đến chăn nuôi.

Lượng khí thải CO2

Một trong những phương pháp luận phổ biến nhất để tính toán được các tác động của môi trường là, xác định tất cả lượng khí thải theo lượng CO2 tương đương (còn được gọi là CO2e). Một phương pháp để thực hiện điều này là sử dụng một mô hình được công nhận dựa theo các tiêu chuẩn của IPCC (Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu). Lượng khí thải được điều chỉnh cho tất cả các yếu tố gây ô nhiễm, thể hiện chúng như một giá trị duy nhất. Dựa theo phương pháp IPCC tiêu chuẩn, củng cố tầm quan trọng của các chuyên gia dinh dưỡng trong việc giảm lượng khí thải thức ăn liên quan đến chăn nuôi lợn - thức ăn trong chăn nuôi lợn chiếm khoảng 70% lượng khí thải này.

Nhưng trên thực tế, việc chăn nuôi với năng suất và giá thành tương tự vẫn có thể có sự khác nhau rõ rệt về lượng CO2e / kg thịt. Điều này có nghĩa là, tác động môi trường của một hệ thống sản xuất cần được cân nhắc tách biệt với các lợi ích về kinh tế hoặc sản xuất. Cải thiện việc tận dụng các chất dinh dưỡng trong khẩu phần sẽ vẫn là yếu tố chủ chốt để giảm bớt được giá trị này. Khi mô hình được sử dụng để so sánh các chương trình cho ăn khác nhau, bất kỳ ảnh hưởng nào đến CO2e đều được tính toán từ sự kết hợp của những thay đổi trong thành phần thức ăn và năng suất vật nuôi. Ví dụ, khẩu phần có chứa một lượng ít bột đậu nành - do đó chứa hàm lượng protein thấp, khẩu phần này rất có thể sẽ có lượng CO2e thấp hơn trên một tấn thức ăn, nhưng nếu tỷ lệ sản xuất không tốt như vậy, thì thật không may, lượng CO2e trên một kg thịt được tạo ra lại cao hơn. Tuy nhiên, nếu năng suất của vật nuôi không bị giảm, thì lượng CO2e trên một kg thịt được tạo ra sẽ thấp hơn. Đồng thời, rất có thể chi phí của khẩu phần đã được giảm bớt, dẫn đến tình huống “lợi cả đôi đường”.

Bổ sung enzyme trong thức ăn chăn nuôi giúp giảm tác động môi trường

Một ví dụ cụ thể trong việc ứng dụng các enzym ngoại sinh trong công thức thức ăn chăn nuôi cho thấy những cải thiện về tác động môi trường. Enzyme từ lâu đã được công nhận là một giải pháp giúp giảm tác động tới môi trường, cải thiện năng suất vật nuôi và hạ giá thành thức ăn. Nhìn chung, việc sử dụng các enzyme ngoại sinh trong dinh dưỡng vật nuôi về cơ bản dựa trên sự phá hủy các hợp chất kháng dưỡng, làm tăng khả năng tiêu hóa các chất dinh dưỡng và cải thiện năng suất chăn nuôi.

Trong thời gian gần đây, sự hiểu biết của chúng ta trong từng lĩnh vực này đã tiến bộ, và điều này đã mở ra những cơ hội mới để khai thác tiềm năng đầy đủ của việc ứng dụng enzyme trong thức ăn chăn nuôi.

Nghiên cứu mở rộng đã được thực hiện để xác định ảnh hưởng của việc sử dụng enzyme nhằm mục đích phân giải phytate và polysaccharid phi tinh bột (NSP) trong khẩu phần, do đó làm giảm tác dụng kháng dinh dưỡng của cả hai cơ chất. Tác động tiêu cực của phytate có thể được giảm thiểu đáng kể bằng cách sử dụng enzyme phytase, chất này sẽ chịu trách nhiệm phá vỡ các phân tử phytate giải phóng phốt pho và các chất dinh dưỡng khác như một số khoáng chất và axit amin. Mặt khác, việc sử dụng enzyme cacbohydrase, ngoài việc làm giảm độ nhớt trong đường ruột và cải thiện khả năng tiêu hóa tổng thể của khẩu phần, thì enzym này còn giúp thay đổi cấu trúc và đặc điểm của chất xơ trong đường tiêu hóa, giúp cải thiện năng suất chăn nuôi. Một trong những thực tiễn phổ biến của việc sử dụng các enzyme trong khẩu phần được đền đáp khi nó giúp đạt được mức giảm chi phí thức ăn khi sử dụng các giá trị ma trận.

Những chiến lược nổi bật

1. Chiến lược sử dụng liều cao (Superdosing)

Đây là chiến lược đầu tiên suy xét việc bổ sung phytase bổ sung “ở mức cao hơn” so với bình thường. Chiến lược này được biết đến trong các tài liệu khoa học và thương mại là “superdosing” và nhằm mục đích cải thiện năng suất bằng cách thủy phân thêm phytate, do đó làm giảm tác dụng kháng dưỡng của nó.

2. Chiến lược ma trận Dinh dưỡng tối đa (MMN)

Chiến lược thứ hai liên quan đến việc kết hợp hàm lượng enzyme phytase cao hơn kết hợp với enzyme carbohydrase và giá trị ma trận tương ứng của nó để đạt được mức giảm chi phí rõ rệt hơn. Một ma trận cân nhắc các khoáng chất, axit amin và năng lượng được áp dụng cho sự kết hợp của các enzyme dẫn đến một khẩu phần cân bằng hoàn hảo (và do đó giúp giảm lượng CO2e) và đồng thời tiết kiệm chi phí hơn trong khi duy trì năng suất chăn nuôi. Với phương pháp này, cần phải cẩn thận để đảm bảo có đủ cơ chất (tức là phytate) trong khẩu phần. Điều này xác định chiến lược Dinh dưỡng Ma trận Tối đa (MMN).

Hình 1. Tỷ lệ chuyển hoá thức ăn (FCR) của lợn khi được so sánh giữa các chiến lược sử dụng liều cao (SD) và ma trận Dinh dưỡng tối đa (MMN) so với khẩu phần đối chứng.

Kết quả và lợi ích mang lại

Một nghiên cứu gần đây được thực hiện trên lợn vỗ béo ở Mỹ (xem Hình 1) cho thấy lợi ích của chiến lược MMN so với khẩu phần đối chứng, có chứa hàm lượng phytase tiêu chuẩn hoặc được so sánh với chiến lược “superdosing”. Kết quả cho thấy việc sử dụng phytase liều cao giúp cải thiện đáng kể năng suất của vật nuôi, trong khi việc ứng dụng chiến lược MMN mang lại hiệu quả tương tự nhưng sử dụng chi phí thức ăn thấp hơn (5 euro / tấn).

Việc sử dụng phytase liều cao không chỉ làm tăng giá trị về mặt năng suất hoặc giúp tiết kiệm chi phí, mà nó còn có thể được sử dụng để giảm sự bài tiết phốt pho – nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường. Ví dụ, trên toàn cầu, đàn lợn tiêu thụ bảy triệu tấn photphat vô cơ (dicalcium) hàng năm và 64% lượng phốt pho tiêu thụ trong khẩu phần được bài tiết qua phân và nước tiểu. Nếu chúng ta phân tích dữ liệu chi tiết hơn, có thể thấy việc sử dụng phytase để thay thế 1,0–2,0 g / kg P (phốt pho) vô cơ được cung cấp trong khẩu phần, có nghĩa là nó có thể làm giảm 38-76% việc bổ sung phosphate vô cơ. Các nghiên cứu nội bộ của một công ty thức ăn chăn nuôi tại nước ngoài đã chỉ ra rằng, lượng phốt pho bài tiết trong phân có thể giảm 25% trong giai đoạn phát triển và 17% trong giai đoạn hoàn thiện bằng cách bổ sung hàm lượng phytase truyền thống (500 FTU / kg) vào khẩu phần. Tuy nhiên, việc sử dụng hàm lượng phytase liều cao (2.000 FTU / kg) đã làm giảm lượng phốt pho trong phân xuống 30% trong giai đoạn phát triển và 25% trong giai đoạn xuất chuồng (xem Hình 2).

Hình 2 . Lượng phốt pho trong phân lợn (gram/ ngày) ở giai đoạn phát triển và vỗ béo (P <0,05).

*Chú thích : Lô đối chứng dương (PC) được lập công thức theo nhu cầu của động vật.

Lô đối chứng âm (NC) được giảm bớt mức Canxi và Phốt pho, không bổ sung Phốt pho vô cơ.

Việc hiểu rõ hơn các quá trình khác nhau trong chuỗi sản xuất nông sản ảnh hưởng đến lượng khí thải carbon như thế nào ngày càng được quan tâm đến, đã giúp cho chúng ta có thể phát triển các phương pháp luận để đánh giá các quá trình này. Với sự phát triển của các phương pháp luận này, giờ đây chúng ta có thể định lượng được vai trò đóng góp của phytase không chỉ trong việc giảm bài tiết P mà còn trong việc giảm lượng khí thải Nitơ và CO2e.

Hình 3 . Lượng khí thải carbon được so sánh dựa trên các thử nghiệm khác nhau:

Lô đối chứng (CON), Sử dụng liều cao (SD) và Dinh dưỡng ma trận tối đa (MMN).

Trong cùng một nghiên cứu được mô tả ở trên, lượng khí thải carbon của mỗi lô thử nghiệm đã được xác định và quan sát thấy lượng khí thải CO2 được giảm thiểu bằng cách áp dụng chiến lược superdose (về mặt số học) hoặc chiến lược Ma trận dinh dưỡng tối đa (P <0,05) so với khẩu phần đối chứng (như Hình 3). Tùy thuộc vào mức tăng thêm đạt được trong thử nghiệm này, lô thử nghiệm superdose giúp giảm lượng CO2e còn 1,61 kg CO2e/ mỗi con lợn; trong khi lô MMN giảm còn 6,19 kg CO2e / mỗi con lợn.

Kết luận

Việc sử dụng các enzyme mang lại nhiều lợi ích hơn cho môi trường bằng cách giảm bớt được lượng CO2e, Nitơ và Phốt pho, do enzyme mang lại hiệu quả cao hơn trong việc sử dụng các nguyên liệu thô cũng như mang lại cơ hội để xây dựng lại công thức cho các khẩu phần ăn có tính đến các giá trị ma trận. Trong tình huống này và liên quan đến cam kết bảo vệ môi trường, các công ty thức ăn chăn nuôi đưa ra các chiến lược linh hoạt, chẳng hạn như Dinh dưỡng ma trận tối đa, chiến lược này giúp thu được những kết quả kinh tế tốt hơn nhờ những phát triển gần đây liên quan đến việc hiểu biết về phương thức hoạt động của phytase, phương thức hoạt động của mức cơ chất trong các nguyên liệu thô và phản ứng có thể mong đợi bằng cách mang lại lợi nhuận cao hơn trong chăn nuôi.

Nguồn : feedandadditive.com

Biên dịch: Acare VN Team