Khác với các động vật dạ dày đơn như lợn và ngựa, trâu, bò, hươu, nai, dê, cừu là những động vật nhai lại, có cấu tạo dạ dày độc nhất, cho phép chúng sử dụng năng lượng từ chất xơ thực vật tốt hơn so với các động vật ăn cỏ khác (thỏ, ngựa, voi).
Đối với bò thịt, lượng urea trong khẩu phần được tính bằng tỷ lệ phần trăm mà nó đóng góp vào tổng protein thô của khẩu phần.
Đặc điểm dạ dày nhai lại
Dạ dày động vật nhai lại chiếm gần 75 % dung tích khoang bụng, lấp đầy gần như toàn bộ bên trái và mở rộng đáng kể sang phía bên phải. Dạ dày được phân chia thành 4 ngăn (4 túi), dạ cỏ, dạ tổ ong (gọi là dạ dày trước), dạ lá sách và dạ múi khế (hay còn gọi là dạ dày thực). Ở bò trưởng thành, dạ cỏ và dạ tổ ong chiếm khoảng 62 %, dạ lá sách 24 %, dạ múi khế 14% dung tích toàn bộ dạ dày. Dạ cỏ nằm phía bên trái của con vật, là ngăn lớn nhất trong bốn ngăn của dạ dày,nó có thể chứa được 150 lít, tùy thuộc vào kích cỡ cơ thể. Thể tích lớn của dạ cỏ tác dụng như một thùng chứa thức ăn, đồng thời nó cũng là cái “nồi lên men” nhờ vi sinh vật sống cộng sinh trong dạ cỏ. Dạ cỏ là nơi cư trú của quần đoàn vi sinh vật bao gồm 4 nhóm: Vi khuẩn, protozoa, nấm và virus. Trong 4 nhóm trên, nhóm vi khuẩn là lớn nhất, có trên 200 loài, mật độ từ 10-100 tỷ trong một ml dịch dạ cỏ (1010-11/ml) và cũng là nhóm có ý nghĩa nhất đối với tiêu hóa ở dạ cỏ. Động vật đơn bào (protozoa), mật độ từ 100-1000 ngàn trong 1ml (105-6/ml).
Vi sinh vật dạ cỏ thực hiện 2 chức năng rất quan trọng: (1) Chúng sản xuất ra enzyme, giúp vật chủ tiêu hóa chất xơ thực vật cũng như đường, tinh bột và protein của thức ăn. Khoảng 70-80% chất khô của thức ăn được tiêu hóa ở đây. Sản phẩm của quá trình lên men là các axit bay hơi, cung cấp phần lớn nhu cầu năng lượng cho con vật. (2) Trong mối quan hệ cộng sinh, vi sinh vật dạ cỏ có khả năng gia tăng sinh khối protein (còn gọi là protein vi sinh vật) bằng cách tổng hợp nên tất cả các axít amin không thay thế từ những chất chứa ni-tơ phi protein (thí dụ như urea) hoặc từ nguồn protein chất lượng thấp. Sinh khối protein này sau đó cùng với thức ăn đi xuống dạ múi khế cung cấp tới 70% nguồn protein có chất lượng cao cho vật chủ. Các vi sinh dạ cỏ cũng sản xuất được tất cả các vitamin nhóm B và vitamin K, các vitamin này đủ cho duy trì cơ thể và mức tăng trưởng trung bình. Ngoài ra, các vi sinh vật dạ cỏ cũng có khả năng phá hủy nhiều độc tố có trong thức ăn, làm chúng trở nên ít độc hơn với con vật.
Điểm bất lợi của vi sinh vật dạ cỏ là chúng sử dụng một phần thức ăn trước khi con vật được sử dụng, chúng phân hủy một phần protein thực có giá trị thành NH3. Đây là lý do người ta sử dụng urea như một nguồn NH3 để thay thể một phần protein có giá trị của thức ăn trong khẩu phần động vật nhai lại.
Giá trị protein thô thức ăn của urea
Urea CO(NH2)2 là một chất chứa nitơ (N) nhưng không phải protein. Hàm lượng N trong urea tùy theo độ tinh khiết của sản phẩm mà dao động từ 42-46%. Khi hàm lượng N trong urea là 46% thì cứ 1 gam urea có 0,46 gam N, tương đương với 2,875 gam protein thô (với giả thiết protein chứa trung bình 16%N). Tuy nhiên đó là tiềm năng tạo ra protein của vi sinh vật dạ cỏ từ urea, nhưng tiềm năng này phụ thuộc vào nguồn năng lượng sẵn có từ thức ăn trong dạ cỏ. Bởi vì để tăng trưởng, vi sinh vật cần không chỉ NH3 từ phân giải urea mà còn cả các khung cacbon và các chất dinh dưỡng khác từ sản phẩm phân giải chất xơ và bột đường. Người ta tính được rằng, để sản xuất được 100 gam protein thô vi sinh vật (MCP) thì cần 12 MJ năng lượng trao đổi (ME) của khẩu phần, hay MCP bằng khoảng 13-15% tổng các chất dinh dưỡng tiêu hóa (TDN) ăn vào. Thí dụ một con bò ăn khẩu phần có 120 MJ ME hay 7 kg TDN, thì ước lượng MCP mà bò thu được sẽ là 1000 gam.
Số lượng urea trong khẩu phần
Từ đặc điểm bị phân hủy và không bị phân hủy bởi vi sinh vật dạ cỏ, protein trong thức ăn cho động vật nhai lại được phân thành: (1) protein không bị vi sinh vật lên men (phân giải) trong dạ cỏ (Rumen undegradable protein, RUP) hay còn gọi là protein thoát qua (by-pass protein), chúng được tiêu hóa và hấp thu ở dạ múi khế và ruột và (2) protein bị phân giải trong dạ cỏ (Rumen Degradable Protein, RDP) để tạo thành NH3. Urea vào dạ cỏ, nhanh chóng bị thủy phân thành NH3, vì vậy urea chỉ có tác dụng thay thế một phần RDP của thức ăn, nói cách khác không thể thay thế hoàn toàn protein trong thức ăn của bò. Vậy lượng urea bao nhiêu là hợp lý?
Đối với bò sữa, chỉ sử dụng urea ở những bò có năng suất thấp và lượng bổ sung được tính toán để đạt được RDP theo yêu cầu.
Đối với bò thịt, lượng urea trong khẩu phần được tính bằng tỷ lệ phần trăm mà nó đóng góp vào tổng protein thô của khẩu phần. Tỷ lệ này lại phụ thuộc vào giá trị năng lượng của thức ăn khẩu phần, thông qua năng lượng trao đổi (ME) hay phần trăm tổng chác chất dinh dưỡng tiêu hóa (%TDN) tính theo chất khô (DM), cụ thể như sau:
Khi khẩu phần có TDN từ 50-59% thì urea đóng góp 7-8% CP khẩu phần. Khẩu phần có TDN từ 60-74% thì urea đóng góp 10% CP khẩu phần. Phương pháp tính cụ thể xem 2 thí dụ minh họa dưới đây:
1/ Khẩu phần nuôi bò thịt có 55% TDN và 13% CP, lượng urea bổ sung là bao nhiêu?
Vì TDN là 55% nên đóng góp của urea vào CP của khẩu phần chỉ 7-8%, lấy giá trị 7,5% cho tính toán. Khi đó CP% từ urea là 1% (13*7,5%= 1%). Nói cách khác trong trong 1kg chất khô khẩu phần có 130 gam CP thì có 10 gam CP từ urea. Giả sử urea thương mại (có ẩm độ, không tinh khiết nên hàm lượng N trong urea chỉ chiếm 42%), cứ 1 gam urea có 0,42g N, tương đương với 2,62 gam CP (0,42*6,25= 2,62). Từ đó suy ra số lượng urea là: 10: 2,62= 3,8 gam cho 1 kg DM, hay 0,38% DM. Giả sử một con bò khối lượng 200 kg, tổng chất khô ăn vào 4,5 kg/ngày, khẩu phần có TDN=55%, thì tính ra lượng urea sẽ là 4,5 kg DM x 3,8 gam urea= 17,1 gam/con/ngày. Bò khối lượng 400kg ăn vào 10kg DM thì lượng urea tương ứng là 38 gam/con/ngày.
2/ Khẩu phần nuôi bò thịt có 70% TDN và 13%CP, lượng urea bổ sung là bao nhiêu?
Khi TDN =70% thì urea đóng góp 10%CP, tương ứng với 1,3%(13% * 10%=1,3%) protein thô khẩu phần, hay 13 gam CP trong 1kg DM. Suy ra lượng urea sẽ là: 13 : 2,62= 4,96 gam trong 1kg chất khô (DM), hay lấy tròn là 0,5%DM.
Từ 2 thí dụ trên cho thấy: (1) khẩu phần thấp năng lượng (TDN= 55%) và khẩu phần cao năng lượng (TDN=70%) thì lượng urea tính theo chất khô khẩu phần tăng lên từ 0,38% lên 0,5%. Khẩu phần nuôi bò thịt phổ biến có TDN trong khoảng dao động nói trên vì vật lượng urea có thể coi tối thiểu là 0,38% và tối đa là 0,5% chất khô của khẩu phần. (2) Khi bổ sung 0,38% urea (theo chất khô) thì giá trị CP của khẩu phần tăng thêm 1%.
Ngộ độc urea
Như đã nói ở phần trên, urea khi vào dạ cỏ được thủy phân nhanh và hoàn toàn thành NH3. Khi NH3 tạo ra vượt quá nhu cầu sử dụng của vi sinh vật dạ cỏ tạo ra lượng NH3 dư thừa. Điều này xảy ra khi: (1) Khẩu phần thiếu năng lượng, thiếu chất bột đường (thiếu cơ chất cho vi sinh vật phát triển); và (2) Quá thừa urea hoặc protein dễ lên men (ăn một lúc nhiều urea hoặc cỏ họ đậu non…). Lượng NH3 dư thừa sẽ vào máu đến gan, gan không đủ khả năng biến đổi chúng thành urea, hàm lượng NH3 cao trong máu gây độc. Vì vậy những con bò có chức năng gan yếu (thí dụ gan bị tổn thương, gan béo) dễ bị ngộ độc urea hơn những bò có chức năng gan khỏe mạnh.
Trong một số tài liệu trước đây người ta khuyến cáo sử dụng urea như sau: Trộn vào thức ăn tinh không quá 1%; Trộn vào cỏ ủ không quá 0,5%; Không vượt quá 0,5% tổng chất khô khẩu phần. Tuy nhiên có điều kiện thì nên tính toán cụ thể dựa trên cơ sở năng lượng của khẩu phần thì sẽ khoa học hơn. Chú ý khi bò vỗ béo ăn khẩu phần có thức ăn tinh 70-80% thì không sử dụng urea trong thức ăn tinh. Lý do là bò ăn chủ yếu là thức ăn hỗn hợp, 1% urea trong thức ăn tinh thì lượng urea ăn vào rất lớn, mặt khác hoạt động của vi sinh vật tiêu hóa xơ lúc này không đáng kể, khả năng chúng tiêu thụ NH3 từ urea cũng ít. Lượng NH3 dư thừa sẽ gây độc.