Cân bằng cation-anion trong khẩu phần của Bò sữa

Sốt sữa (Milk fever) thường xảy ra ở bò sữa sau khi sinh, do lượng can-xi (Ca) huyết thấp (dưới 5,7 mg/dl), vì Ca từ máu đã chuyển vào sữa, trong khi nguồn Ca cung cấp cho máu không đủ. Cách tiếp cận dinh dưỡng để quản lý sốt sữa trong những năm gần đây, người ta quan tâm đến các yếu tố cation và anion trong khẩu phần, đặc biệt cho bò cạn sữa và bò tiết sữa.

Để đánh giá đúng DCAD của khẩu phần, cần có thông tin chính xác về hàm lượng các chất khoáng trong thức ăn. Hình minh họa

 

Có khoảng 23 gam Ca trong 10 lít sữa đầu, Ca này được lấy từ máu, để duy trì mức Ca bình thường (từ 8,4-10,2 mg/dl), bò cần một lượng Ca vào máu cao gấp 10 lần lượng Ca hiện có của máu. Khi nhu cầu Ca cho tiết sữa lớn hơn lượng cung Ca vào máu, điều này có thể gây nên sốt sữa, trừ khi bò có thể huy động nhanh Ca dự trữ trong cơ thể (từ xương và đường tiêu hóa) để bù đắp.

 

DCAD và xác định DCAD của khẩu phần

 

DCAD là viết tắt tiếng Anh của Dietary Cation-Anion Difference, nghĩa là sự khác biệt hay sự chênh lệch cation và anion trong khẩu phần, còn cách viết khác Dietary Cation-Anion Balance (DCAB). Cả 2 thuật ngữ này là tương đương và đều được dùng rộng rãi trong các tài liệu về dinh dưỡng cho bò.

 

DCAD dựa trên khái niệm của Mongin (1981) cho gia cầm và Dishington (1975) cho bò sữa. Công trình của Block (1984) đã làm mới lại mối quan tâm đối với DCAD, vì nó có thể ảnh hưởng nhất định đến chức năng sinh lý học trong con vật, liên quan đến một số rối loạn trao đổi chất ở bò sữa, đặc biệt là sốt sữa ở bò sau khi sinh (John O. Fletcher, 2000).

 

Về mặt lý thuyết, DCAD là sự chênh lệch các cation chính như Na+, K+, Ca2+, Mg2+ (mang giá trị dương) với các anion như Cl-, SO42-, PO42- (mang giá trị âm) trong khẩu phần ăn. Sự chênh lệch cation và anion được xác định bằng miliquivalents (mEq) của các cation so sánh với các anion và được tính cho 100 gam hay 1 kg chất khô (DM) của khẩu phần. Khi DCAD dương nghĩa là các cation chiếm ưu thế, dẫn đến chuyển hóa kiềm tính (metabolic alkalosis). Khi DCAD âm, các anion chiếm ưu thế, dẫn đến chuyển hóa toan tính (metabolic acidosis). Kết quả của chuyển hóa toan là pH máu xuống thấp, làm tăng sự nhạy cảm của xương với parathyrpid hormone, tăng tổng hợp vitamin D3, từ đó tăng khả năng huy động calcium phosphate từ xương (thí dụ Ca(H2PO4)2 hoặc CaHPO4 hoặc Ca3(PO4)2..). Những chất này vào máu thực hiện cơ chế đệm, bằng cơ chế đệm cơ thể bò khắc phục hoàn toàn tình trạng toan máu. Điều này cũng là sự chuẩn bị tốt hơn cho việc huy động Ca từ xương của bò khi sinh bê, giảm được nguy cơ tụt Ca máu, gây sốt sữa.

 

Nghiên cứu và ứng dụng thực tế của DCAD đã trở thành mối quan tâm lớn từ đầu những năm 1990 (NRC, 2001). Về mặt sinh lý, DCAD ảnh hưởng đến sự cân bằng tình trạng acid-bazơ trong dịch của cơ thể, và hiệu quả hấp thu, sử dụng các nguyên tố khoáng. Phần lớn những nghiên cứu ban đầu đã đề cập đến ảnh hưởng của DCAD đối với tình trạng Ca máu và sức khoẻ trao đổi chất của bò khi sinh bê (giai đoạn chuyển tiếp sinh lý quan trọng ở bò sữa) cũng như các chỉ tiêu sản xuất sữa.

 

Hai vấn đề chính được đề cập khi xác định phương trình cho DCAD đó là (1) những ion nào nên được đưa vào để tính toán và (2) hệ số hấp thu của các ion này? Từ năm 1989 đến 1997 có 4 phương trình xác định DCAD của khẩu phần được đề xuất (John O. Fletcher, 2000). Đơn vị là mEq và tính cho 1kg chất khô (DM) của khẩu phần:

1/ (Na++ K +) – (Cl- + SO42-) 

2/ (Na ++ K +) – (Cl-) 

3/ (0,38 Ca2 ++ 0,3 Mg2 ++ Na + + K +) – (Cl-+ 0,6 SO42-) 

4/ (Ca2 ++ Mg2 ++ Na+ + K+) – (Cl- + S042– + PO42-)

 

Các ion như Na+, K+ và Cl- là các ion có hoạt tính sinh học, không bị chuyển hóa, và được cơ thể hấp thu hoàn toàn, do đó nó đóng một vai trò chính trong phương trình DCAD. Các ion khác như S042-, Ca2+ và Mg2+có hoạt tính sinh học và mức độ hấp thu phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác, nên phải sử dụng đến hệ số điều chỉnh như 0,6, 0,38 và 0,3 tương ứng (phương trình 3).

 

Cần phải thống nhất sử dụng một phương trình xác định DCAD để thống nhất trong nghiên cứu, cũng như đưa ra các khuyến cáo giá trị DCAD cho các nhà sản xuất thức ăn công nghiệp và những người chăn nuôi bò sữa. Mặc dù các chất khoáng khác cũng có ảnh hưởng đến quá trình trao đổi acid-bazơ, nhưng bốn chất khoáng là Na, K, Cl, và S là có ảnh hưởng lớn nhất.

 

Beede, D. K. (2005) đã đề xuất phương trình xác định DCAD bao gồm hai cation là kali (K+) và natri (Na+) và hai anion là chlorine (Cl-) và sulfur (S2-). Công thức cụ thể như sau:

mEq/100 g DM= [(% K/0,039) + (% Na/0,023)] – [(% Cl/0,0355) + (% S/0,016)]

 

Phương trình trên có thể viết dưới dạng khác (mEq/100 gam DM) như sau:

mEq/100 g DM= [(%Na * 43,5)+(%K * 25,6)] – [(%Cl * 28,2)+(%S * 62,4)]

 

Trong đó Na, K, Cl và S được tính bằng % trong chất khô khẩu phần.

 

Thí dụ, DCAD cho 100 gam chất khô khẩu phần có hàm lượng 0,15% Na, 1,1% K, 0,2% Cl và 0,2% S sẽ là: 

mEq/100 g DM= [(0,15*43,5 + 1,1*25,6)] – [(0,2*28,2 + 0,2*62,4)]= +16,5

 

Nếu tính trên 1kg chất khô là: mEq/1kg DM= + 165

 

DCAB trong khẩu phần nuôi dưỡng bò cạn sữa trước khi sinh

 

Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi nuôi bò cạn sữa có DCAD thấp (mang giá trị âm), đã gây ra tình trạng axít trao đổi nhẹ, hàm lượng H+ trong máu tăng (máu bị axít) và hàm lượng HCO3- giảm. Những thay đổi này, đi cùng với việc bò giảm bài tiết HCO3- và giảm pH nước tiểu (nước tiểu axid) như một cơ chế khắc phục và cơ thể hoàn toàn khắc phục được. Khi DCAD thấp trước khi đẻ, cho thấy, bò tăng bài thải Ca qua nước tiểu, tăng quá trình ion hoá Ca trong máu và tác động đến các hormone nội sinh Ca. Những thay đổi này đã làm giảm tỷ lệ sốt sữa và tăng năng suất sữa bằng cách giảm mức độ nghiêm trọng cũng như thời gian tụt Ca máu ở tất cả các bò khi sinh. Giảm DCAD trước khi đẻ cũng liên quan đến giảm mức độ nghiêm trọng của tình trạng thủy thũng vú, do bò tăng bài thải nước tiểu, trong khi lượng nước tiêu thụ không thay đổi.

 

Phần lớn các nghiên cứu đều thống nhất, khẩu phần bò cạn sữa có DCADtừ -5 đến -10 mEq/100 gam DM đã giúp duy trì lượng Ca trong máu thông qua việc phóng thích Ca từ xương và tăng hấp thu Ca từ ruột. Hàm lượng Ca ion hóa đều cao hơn bình thường trong huyết thanh (Ca> 4 mg/dl) tại lúc bò sinh bê. Điều này, sẽ giảm nguy cơ thiếu Ca máu và sốt sữa lâm sàng sau khi đẻ, từ đó cũng làm giảm tỷ lệ mắc các rối loạn chuyển hóa khác như sót nhau, lệch vị trí dạ múi khế và viêm tử cung.

 

Khuyến cáo khẩu phần nuôi bò cạn sữa sắp sinh như sau:

 

– Nếu khẩu phần ăn của bò cạn sữa có DCAD tính toán là +20 mEq / 100 gam DM hoặc cao hơn, thì trước tiên cần phải thay thế bằng thức ăn có kali thấp hơn (thí dụ thay rỉ mật bằng cám). Trong nhiều trường hợp, chỉ đơn giản bằng cách sử dụng thức ăn có hàm lượng K và Na thấp cũng sẽ làm giảm DCAD, đủ để cải thiện các chỉ tiêu ở bò khi sinh. Khi không thể giảm được lượng K và Na bằng cách thay thế thức ăn trong khẩu phần ăn thì việc bổ sung anion (chloride và sulfate)là cần thiết. Các muối thường sử dụng là ammonium chloride (NH4Cl có 26,2%N và 63,3% S), calcium chloride (CaCl2.2H2O có 27,3% Ca và 48,2% Cl), magnesium chloride (MgCl2*6H2O có 12% Mg và 34,9% Cl), ammonium sulfate ((NH4)2SO4có 21,2% N và 24,3% S), calcium sulfate (CaSO4.2H2O có 23,3% ca và 18,6% S), và magnesium sulfate (MgSO4.7H2O có 9,9% Mg và 13% S- tất cả tính ở dạng tự nhiên, có ngậm nước).

 

– Mức DCAD trong khẩu phần ăn của bò cạn sữa trước khi đẻ nên trong khoảng -10 đến -15 mEq /100 gam DM và chỉ cần cho ăn trong vòng 3 đến 4 tuần trước ngày sinh dự kiến là đủ. Khi sử dụng các muối anion để đạt được khẩu phần có DCAD từ -5 đến -10 meq / 100 gam DM, pH trong nước tiểu bò từ 6,0 đến 6,7 chứng tỏ việc bổ sung anion có hiệu quả. Khi pH trong nước tiểu dưới 6,0 thì không cần cho bò ăn thức ăn có nhiều anion. Bình thường bò sữa được cho ăn khẩu phần chuẩn mà không bổ sung anion (DCAD từ +20 mEq/100 gam DM trở lên), pH của nước tiểu từ 7,8 và 8,2, mức bình thường đối với động vật nhai lại. Khi sử dụng muối anion đề giảm DCAD khẩu phần cần tăng lượng Ca và Mg, lượng Ca khoảng 150 gam/ ngày, hoặc 1,4-1,6% và Mg từ 0,35-0,4% chất khô khẩu phần.

 

– Các sản phẩm muối anion không ngon miệng, trong một số trường hợp, có thể làm giảm lượng thức ăn tiêu thụ. Việc giảm lượng thức ăn ăn vào trước khi đẻ có thể gây ra các vấn đề khác còn lớn hơn cả sốt sữa, thí dụ như bệnh lệch vị trí dạ múi khế và ketosis. Vì thế cần theo dõi lượng thức ăn bò tiêu thụ. Nếu sau 3-7 ngày cho ăn muối anion, bò ăn uống tốt trở lại và pH nước tiểu giảm, sẽ là chỉ báo tốt cho biết lượng anion trong khẩu phần là thích hợp. Một kinh nghiệm thực tế là tập cho bò ăn những khoáng chất này trước khi đẻ để làm quen, tránh tình trạng đến khi bò đẻ mới cho ăn. Nên đưa các sản phẩm anion tăng dần và đưa chúng vào hỗn hợp thức ăn trộn sẵn (TMR) có thể làm giảm các vấn đề về ngon miệng.

 

DCAD cho bò tiết sữa

 

Bò tiết sữa có quá trình trao đổi chất rất mạnh và tạo ra một hàm lượng cao các axít trao đổi trong dịch cơ thể. Trong môi trường stress nhiệt bò cũng tạo ra các axít trao đổi. Vì vậy khác với bò cạn sữa, khẩu phần của chúng phải có DCAD dương (kiềm tính), để nâng cao khả năng đệm của máu, đối phó với H+tăng. Các kết quả nghiên cứu đều thống nhất rằng, khẩu phần bò tiết sữa có DCAD (dương) bằng việc việc bổ sung cation (Na và/hoặc K) là có lợi để bò trung hòa một lượng lớn các axit sản sinh trong quá trình lên men dạ cỏ và trong trao đổi chất của cơ thể. Mức DCAD giữa +25 đến +30 mEq / 100 gam DM có hiệu quả và đủ để đạt được lượng thức ăn tiêu thụ và năng suất sữa cao nhất(Beede, 2005). Khi DCAD nhỏ hơn +20 mEq hoặc lớn hơn +40 mEq/100 gam DM là bất lợi cho hiệu quả sản suất sữa đã được chỉ ra trong một số nghiên cứu. Cả Na và K đều có hiệu quả tương đương đối với sản xuất sữa khi muốn DCAD lớn hơn. Vì vậy, khuyến cáo nên sử dụng nguồn cation với chi phí ít nhất trên cơ sở cùng một mEq. Tuy nhiên, vẫn còn rất ít báo cáo nghiên cứu xác định mức tối ưu DCAD với bò sữa cao sản.

 

Trong môi trường stress nhiệt, bò bị mất bicarbonate và kali nhiều hơn. Vì vậy DCAD tốt nhất cho bò tiết sữa có thể ở mức cuối của dải DCAD tối ưu. Ví dụ, một khẩu phần với 1,5% K, 0,5% Na, 0,3% Cl, và 0,25% S, tính theo DM, có DCAD là 36 mEq / 100 gam DM khẩu phần là phù hợp. Nếu hàm lượng Cl và S trong khẩu phần vượt quá mức (%) nêu trên, trước tiên là thay thế các nguyên liệu thức ăn có chứa Cl và S cao bằng thức ăn khác thấp hơn. Nếu không thể, thì thêm Na và (hoặc) K từ sodium bicarbonate và (hoặc) carbonat kali để tăng DCAD khẩu phần. 

Bản tóm tắt gần đây của Tiến sĩ Dave Beede thuộc Đại học Michigan State (Jim Linn and Mary Raeth-Knight , 2007) cho biết, một khẩu phần có DCAD từ +25 đến +40 mEq /100g DM là có hiệu quả và đủ để đạt được tối đa lượng thức ăn ăn vào cũng như sản lượng sữa.

 

Để đánh giá đúng DCAD của khẩu phần, cần có thông tin chính xác về hàm lượng các chất khoáng trong thức ăn. Hàm lượng cation và anion có trong nước uống cũng có ảnh hưởng một phần đến DCAD, vì vậy cũng cần được xem xét. Tính toán tình trạng DCAD của một khẩu phần cụ thể, cũng như việc sử dụng các sản muối anion, cần được thực hiện với sự tư vấn của chuyên gia dinh dưỡng.