nghiên cứu công nghệ sản xuất thức ăn công nghiệp cho cá mú chấm cam (epinephelus coioides) nuôi thương phẩm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA \[ NGUYỄN VĂN NGUYỆN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỨC ĂN CÔNG NGHIỆP CHO CÁ MÚ CHẤM CAM (Epinephelus coioides) NUÔI THƯƠNG PHẨM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2011 LỜI CAM ĐOAN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Nguyễn Văn Nguyện NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỨC ĂN CÔNG NGHIỆP CHO CÁ MÚ CHẤM CAM (Epinephelus coioides) NUÔI THƯƠNG PHẨM Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm đại cương Mã số: 2.11.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS.TSKH. LÊ XUÂN HẢI. 2. TS. NGUYỄN VĂN HẢO CÁN BỘ PHẢN BIỆN ĐỘC LẬP 1. GS.TS. HOÀNG ĐÌNH HÒA 2. GS.TS. TRẦN THỊ LUYẾN Thành phố Hồ Chí Minh - Năm 2011 LỜI CẢM TẠ Trước tiên tôi xin gửi tới ban lãnh đạo Đại Học Quốc Gia, BGH Trường Đại Học Bách Khoa Tp HCM, Viện Nghiên Cứu Nuôi Trồng Thủy sản II, Khoa Công Nghệ Hóa Học, Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm và phòng quản lý KH & SĐH của Trường ĐHBK TpHCM sự kính trọng và tự hào đã được học tập, nghiên cứu tại trường ĐHBK và Viện NCNT TS 2 trong những năm qua. Xin gửi lời biết ơn sâu sắc nhất tới các Thầy PGS.TSKH Lê Xuân Hải, TS. Nguyễn Văn Hảo đã tận tình hướng dẫn, động viên, khích lệ và đưa ra những chỉ dẫn q báu trong suốt thời gian làm luận án, giúp tôi hoàn thành tốt công trình nghiên cứu. Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo công tác tại bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm Trường Đại Học Bách Khoa Tp HCM. Đặc biệt Thầy Lê Văn Việt Mẫn, Côâ Đống Thò Anh Đào đã hết lòng giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu đề tài. Xin cảm ơn sự giúp đỡ chân thành của tất cả các anh chò em thuộc Trung Tâm Công Nghệ STH, đặc biệt Thầy Lê Đức Trung, anh Nguyễn Tiến Lực, chò Bạch Thò Quỳnh Mai, những người đã hết lòng giúp đỡ, hỗ trợ, chia sẻ các kinh nghiệm q giá và là những cộng sự tuyệt vời nhất mà tôi may mắn được học hỏi và làm việc. Xin cảm ơn tập thể cán bộ thuộc bộ môn cá biển của Trung Tâm Quốc Gia Giống Hải Sản Nam Bộ tại Vũng Tàu, nơi đã giúp tôi nghiên cứu thành công nuôi in vivo đánh giá hiệu quả thức ăn. Tác giả luận án Nguyễn Văn Nguyện i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2011 Tác giả luận án Nguyễn Văn Nguyện ii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan i Mục lục ii Chữ viết tắt vi Các ký hiệu cơ bản viii Danh mục các bảng ix Danh mục các hình vẽ và đồ thò xi Mở đầu 1 Chương 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5 1.1. Đặc điểm dinh dưỡng và khả năng tiêu hóa của cá mú chấm cam 5 1.1.1. Thức ăn, thói quen và tập tính ăn của cá mú 6 1.1.2. Nhu cầu dinh dưỡng của cá mú chấm cam 7 1.1.2.1. Nhu cầu protein 7 1.1.2.2. Nhu cầu carbohydrate 9 1.1.2.3. Nhu cầu lipid 10 1.1.2.4. Nhu cầu vitamin và khoáng chất 11 1.1.2.5. Nhu cầu năng lượng và cân bằng năng lượng 12 1.1.3. Khả năng tiêu hóa của cá mú chấm cam 14 1.2. Đặc tính lý, hóa của một số nguyên liệu chính trong sản xuất thức ăn nuôi thủy sản 16 1.2.1. Đặc tính của một số nguyên liệu chính trong sản xuất thức ăn nuôi thủy sản 16 1.2.1.1. Bột cá 16 1.2.1.2. Bã nành 17 1.2.1.3. Bột mì và gluten bột mì 17 1.2.1.4. Dầu thủy sản 18 1.3. Công thức thức ăn vật nuôi thủy sản 20 1.4. Công nghệ sản xuất thức ăn công nghiệp nuôi thủy sản 24 1.4.1. Hiện trạng thức ăn nuôi cá mú trong và ngoài nước 24 1.4.2. Qui trình công nghệ sản xuất thức ăn thủy sản 25 1.4.3. Tạo viên bằng phương pháp ép đùn 27 1.4.4. Kỹ thuật ép đùn khô 28 1.4.5. Sự biến đổi của thực phẩm trong quá trình chế biến và bảo quản 29 1.4.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ép đùn 31 1.5. Một số đặc tính vật lý của thức ăn ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng thức ăn trong nuôi trồng thủy sản 33 iii 1.5.1. Dung trọng 34 1.5.2. Kích thước và hình dạng 35 1.5.3. Độ bền trong nước 35 Chương 2 - VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 38 2 .1. Đối tượng, vật liệu và thiết bò nghiên cứu 38 2.1.1. Cá mú giống chấm cam 38 2.1.2. Một số nguyên liệu chính dùng trong nghiên cứu 38 2.1.3. Thiết bò nghiên cứu 39 2.1.3.1. Thiết bò ép đùn một trục vít 39 2.1.3.2. Hệ thống thiết bò nghiên cứu tiêu hóa in vivo 40 2.2. Phương pháp nghiên cứu 40 2.2.1. Phương pháp luận tiếp cận hệ thống 40 2.2.2. Phương pháp phân tích, xác đònh đặc điểm sinh hóa và khả năng tiêu hóa của cá mú chấm cam 42 2.2.2.1. Xác đònh các thành phần khối lượng của cá. 42 2.2.2.2. Xác đònh enzyme tiêu hóa 42 2.2.2.3. Điện di SDS-PAGE phát hiện hoạt tính enzym 42 2.2.2.4. Xác đònh hoạt độ pepsin. 43 2.2.2.5. Xác đònh hoạt độ amylase (I.S.E, 2003) 43 2.2.2.6. Xác đònh hoạt độ chymotrypsin 43 2.2.2.7. Xác đònh hoạt độ trypsin 43 2.2.2.8. Xác đònh tỉ lệ acid amin thiết yếu trong thức ăn 43 2.2.2.9. Phương pháp đánh giá khả năng tiêu hóa in vivo 44 2.2.3. Phương pháp phân tích, xác đònh các đặc tính lý, hóa của nguyên liệu 47 2.2.4. Phương pháp nghiên cứu công nghệ sản xuất thức ăn nuôi cá mú chấm cam 47 2.2.4.1. Phương pháp đo và xác đònh các thông số công nghệ 47 2.2.4.2. Phương pháp thống kê thực nghiệm 49 2.2.4.3. Tối ưu hóa đa mục tiêu bằng phương pháp vùng cấm 49 2.3. Phương pháp nuôi đánh giá hiệu quả thức ăn 51 2.3.1. Bố trí thí nghiệm 51 2.3.2. Đánh giá hiệu quả thức ăn 52 2.4. Phương pháp mô tả, phân tích, xử lý số liệu 52 iv Chương 3 – KẾT QỦA VÀ THẢO LUẬN 3.1. NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA CÁ MÚ CHẤM CAM VÀ ĐẶC TÍNH LÝ, HÓA CỦA NGUYÊN LIỆU LÀM CƠ SỞ XÂY DỰNG CÔNG THỨC THỨC ĂN 53 3.1.1. Đặc điểm sinh học của cá mú chấm cam 53 3.1.1.1. Đặc điểm về thành phần khối lượng 53 3.1.1.2. Thành phần hóa học 53 3.1.1.3. Thành phần acid amin của cá giống nguyên con 54 3.1.1.4. Thành phần acid amin thiết yếu của cá giống 55 3.1.1.5. Thành phần acid béo của cá 57 3.1.1.6. Đặc điểm cấu tạo hệ tiêu hóa chính của cá mú chấm cam 58 3.1.1.7. Điện di phát hiện hoạt tính enzym tiêu hóa 59 3.1.1.8. Hoạt tính enzyme ở các cơ quan tiêu hóa 60 3.1.2. Nguyên liệu trong sản xuất thức ăn vật nuôi thủy sản 62 3.1.2.1. Mô hình nguyên liệu trong sản xuất thức ăn vật nuôi thủy sản 62 3.1.2.2. Nguyên liệu cung cấp protein 64 3.1.2.3. Nguyên liệu cung cấp carbohydrate 69 3.1.3. Khả năng tiêu hoá biểu kiến của cá mú chấm cam 70 3.2. NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÔNG THỨC THỨC ĂN NUÔI CÁ MÚ CHẤM CAM 73 3.2.1. Lựa chọn nguyên liệu 73 3.2.2. Thiết lập hàm mục tiêu cho bài toán tối ưu hóa CTTA 75 3.2.3. Tỉ lệ và vai trò của nguyên liệu trong xây dựng CTTA 77 3.2.4. Tối ưu hóa đa mục tiêu trong bài toán xây dựng CTTA 79 3.3. NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH VÀ CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỨC ĂN NUÔI CÁ MÚ CHẤM CAM 86 3.3.1. Nghiên cứu qui trình công nghệ sản xuất thức ăn nuôi cá mú chấm cam .86 3.3.2. Nghiên cứu quá trình tạo viên thức ăn nuôi cá mú chấm cam 87 3.3.2.1. Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ ép đùn đến dung trọng của viên thức ăn 87 3.3.2.2. Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ ép đùn đến độ bền trong nước của viên thức ăn 94 3.3.2.3. Tối ưu hóa đa mục tiêu quá trình ép đùn tạo viên thức ăn nuôi cá mú chấm cam bằng phương pháp vùng cấm 94 3.3.3. Qui trình công nghệ sản xuất thức ăn nuôi cá mú chấm cam 103 v 3.4. NUÔI KHẢO NGHIỆM ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ THỨC ĂN 106 3.4.1. Thành phần lý, hóa của thức ăn 106 3.4.2. Phân tích, đánh giá chỉ tiêu môi trường nước nuôi 109 3.4.3. Đánh giá tăng trưởng của cá nuôi 111 3.4.4. Tỷ lệ sống của cá thí nghiệm 113 3.4.5. Hệ số chuyển đổi thức ăn của cá thí nghiệm 114 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 115 Kết luận 115 Kiến nghò 116 DANH MỤC CÔNG TRÌNH 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO 119 vi CHỮ VIẾT TẮT a.a Axit amin (amino acid). AOAC Hiệp hội phân tích (Association of Analytical communities). ANOVA Phân tích phương sai (Analysis Of Variance). ADMD Tiêu hóa chất khô biểu kiến (Apparent Dry Matter Digestibility). ACPD Tiêu hóa protein thô biểu kiến (Apparent Crude Protein Digestibility) ADCP Chương trình liên kết và phát triển thủy sản (Aquaculture Development & Coordination Program). APHA American Public Health Association BTTƯ Bài toán tối ưu. CC Chấm cam. CP Protein thô (Crude protein). CL Béo (Crude Lipid). CF Xơ thô (Crude Fibre). CA Tro thô (Crude Ash). CTTA Công thức thức ăn. DE Năng lượng tiêu hóa (Digestible energy). DHA Docosahexanonic acid. EFAs Các acid béo thiết yếu (Essential Fatty Acids). EAAs Các acid amin thiết yếu (Essential Amino Acids). E.coioides Epinephelus coioides. FCR Hệ số chuyển đổi thức ăn (Feed conversion ratio). GE Năng lượng tổng (Gross energy). HPLC Sắc ký lỏng cao áp (High pressure liquid chromatography). vii HUFA Acid béo cao không no (High unsaturated fatty acids). HTST Nhiệt độ cao thời gian ngắn (High temperature short time). HMT Hàm mục tiêu. K-V Khoáng – Vitamin. L-AA Vitamin C (L-acid ascorbic). LP Qui hoạch tuyến tính (Linear Programming). M Độ ẩm (Moisture). ME Năng lượng biến dưỡng (Metabolizable energy). NCNT TS2 Nghiên Cứu Nuôi Trồng Thủy Sản 2. NT Nghiệm thức. NFE Dẫn xuất không đạm (Nitrogen Free Extract). NRC Hội đồng nghiên cứu quốc gia (National Research Council). PUFA Acid béo cao không no (Polyunsaturated fatty acid). RSM Bề mặt đáp ứng (Response Suface Methodology). S-SDS-PAGE Điện di cơ chất SDS-PAGE (Substrate Sodium Dodecylsulfate Polyacrylamite gel electrophoresis) SFS Các loài ăn chậm (Slow Feeding Species). SGR Tốc độ tăng trưởng đặc biệt (Specific Growth Rate). SX Sản xuất. T Nhiệt độ (Temperature). TAN Total ammonia nitrogen. TLS Tỉ lệ sống TTQGGHSNB Trung Tâm Quốc Gia Giống Hải Sản Nam Bộ. UPC Phương pháp tạo viên kết hợp (Universal Pellet Cooking). WS Độ bền trong nước (Water Stability). [...]... hiện các nội dung nghiên cứu sau: 1 Nghiên cứu đặc điểm sinh học của cá mú chấm cam và đặc tính lý, hóa của nguyên liệu làm cơ sở xây dựng công thức thức ăn 2 Nghiên cứu xây dựng công thức thức ăn nuôi cá mú chấm cam 3 Nghiên cứu qui trình và chế độ công nghệ tạo viên thức ăn nuôi cá mú chấm cam 4 Nuôi khảo nghiệm, đánh giá hiệu quả thức ăn 3 Các điểm mới của luận án 1 Đã chuyển bài toán xây dựng công. .. triển loài cá này với phương thức nuôi phổ biến là nuôi bè hoặc nuôi ao Thực tế cho thấy hầu như thức ăn chủ yếu để nuôi cá mú là cá tạp tươi sống Do không chủ động và kiểm soát được nguồn thức ăn là cá tạp tươi nên việc nuôi cá đã phát sinh nhiều hệ lụy như dòch bệnh, ô nhiễm môi trường và tỉ lệ sống thấp Vì vậy, nghiên cứu xây dựng công nghệ sản xuất thức ăn công nghiệp cho cá mú chấm cam ở Việt... thực tiễn 1 Xây dựng được công nghệ sản xuất thức ăn nuôi cá mú chấm cam phù hợp với thực trạng, qui mô và điều kiện phát triển nuôi cá mú ở nước ta 2 Chủ động hoàn toàn trong việc xây dựng công thức thức ăn và tạo được thức ăn công nghiệp dạng viên phù hợp với sự phát triển của cá mú chấm cam Đồng thời có thể mở rộng việc áp dụng kết quả nghiên cứu cho các đối tượng cá biển nuôi khác Luận án được trình... thiết với hiệu quả nuôi cá Do vậy việc xác đònh thói quen, thời gian ăn, số lần cho ăn là những cơ sở quan trọng trong việc nghiên cứu công nghệ sản xuất thức ăn nuôi cá 1.1.2 Nhu cầu dinh dưỡng của cá mú chấm cam Việc nghiên cứu nhu cầu dinh dưỡng cho các đối tượng nuôi thủy sản là khá phức tạp và hầu hết các nhà dinh dưỡng đều cho rằng nhu cầu dinh dưỡng của cá là một lónh vực nghiên cứu không hề đơn... Hình 3.1 Cấu tạo hệ tiêu hóa cá mú 58 Hình 3.2 Điện di manh tràng 60 Hình 3.3 Mô hình nguyên liệu dùng trong sản xuất thức ăn vật nuôi 63 Hình 3.4 Sơ đồ qui trình công nghệ sản xuất thức ăn nuôi cá mú chấm cam 86 Hình 3.5 Không gian hàm mục tiêu của bài toán tối ưu hai mục tiêu 102 Hình 3.6 Sơ đồ qui trình công nghệ sản xuất thức ăn nuôi cá mú chấm cam 104 Đồ thò 3.1 Thành... là vấn đề tiên quyết đặt ra cho các nhà khoa học và đây cũng chính là mục tiêu của đề tài luận văn Mục tiêu cơ bản của công trình nghiên cứu bao gồm: Xây dựng được công nghệ sản xuất thức ăn nuôi cá mú chấm cam phù hợp với thực trạng, qui mô và điều kiện của Việt Nam Tạo được viên thức ăn nuôi cá mú chấm cam đảm bảo cá phát triển tốt, tỉ lệ sống cao và hệ số tiêu tốn thức ăn thấp Để thực hiện mục tiêu... protein của cá từ 44% - 47%, nhu cầu dẫn xuất không đạm (NFE) từ 16% 28% và nhu cầu lipid từ 8% -10% Sự thay đổi thành phần dưỡng chất trong thức ăn ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng thức ăn, năng lượng tiêu hóa, giá thành sản phẩm và chế độ công nghệ sản xuất thức ăn Do vậy, một trong những tác vụ quan trọng trong nghiên cứu công nghệ sản xuất thức ăn là tiến hành thiết lập khẩu phần thức ăn đáp ứng... nên sản phẩm thức ăn vật nuôi Chất lượng nguyên liệu là thành tố đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng thức ăn Các nghiên cứu gần đây về lựa chọn, thay thế nguyên liệu bột cá bằng bột lá keo ipil-ipil, bột đậu trắng, bột xương thòt, bột huyết trong khẩu phần thức ăn nuôi cá mú chấm cam Nghiên cứu sử dụng các dạng carbohydrate khác nhau (glucose, sucrose, dextrin, tinh bột) làm thức ăn cho cá. .. thức ăn cho cá mú cọp Thay thế bột cá bằng bột phụ phẩm động vật trong khẩu phần thức ăn nuôi cá mú chấm cam giống và nghiên cứu sử dụng bột đầu vỏ tôm để thay thế một phần bột cá … Nguồn nguyên liệu trong sản xuất thức ăn vật nuôi thủy sản khá phong phú và đa dạng, việc nghiên cứu khai thác, sử dụng hiệu quả các nguồn nguyên liệu, thay thế các nguyên liệu như bột cá, bã nành… bằng các nguyên liệu... hình khái quát hóa nguồn nguyên liệu trong sản xuất thức ăn vật nuôi sẽ góp phần vào việc mô tả và biểu đạt các dạng, loại nguyên liệu và là cơ sở cho việc lựa chọn nguyên liệu trong sản xuất thức ăn vật nuôi thủy sản 20 1.3 CÔNG THỨC THỨC ĂN VẬT NUÔI THỦY SẢN Xây dựng công thức thức ăn (CTTA) là thiết lập khẩu phần cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng cho vật nuôi, có giá thành hợp lý và thân thiện với . 3.3. NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH VÀ CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỨC ĂN NUÔI CÁ MÚ CHẤM CAM 86 3.3.1. Nghiên cứu qui trình công nghệ sản xuất thức ăn nuôi cá mú chấm cam .86 3.3.2. Nghiên cứu quá. sản 20 1.4. Công nghệ sản xuất thức ăn công nghiệp nuôi thủy sản 24 1.4.1. Hiện trạng thức ăn nuôi cá mú trong và ngoài nước 24 1.4.2. Qui trình công nghệ sản xuất thức ăn thủy sản 25 1.4.3 Nghiên cứu đặc điểm sinh học của cá mú chấm cam và đặc tính lý, hóa của nguyên liệu làm cơ sở xây dựng công thức thức ăn. 2. Nghiên cứu xây dựng công thức thức ăn nuôi cá mú chấm cam. 3. Nghiên