Ứng dụng mô hình hóa xác định nhu cầu năng lượng và protein để phát triển thức ăn cho cá lóc (channa striata) (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chun ngành: Ni trồng thủy sản Mã ngành: 62 62 03 01 NGÔ MINH DUNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH HĨA XÁC ĐỊNH NHU CẦU NĂNG LƯỢNG VÀ PROTEIN ĐỂ PHÁT TRIỂN THỨC ĂN CHO CÁ LĨC (Channa striata) Cần Thơ, 2018 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Người hướng dẫn chính: PGs.Ts Trần Thị Thanh Hiền Người hướng dẫn phụ: PGs.Ts Bùi Minh Tâm Luận án bảo vệ trước hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp trường Họp tại: Vào lúc … … ngày … tháng … năm … Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Như Trí Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Thị Ngọc Anh Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Trung tâm Học liệu, Trường Đại học Cần Thơ Thư viện Quốc gia Việt Nam DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 1) Ngơ Minh Dung, Nguyễn Thị Long Châu, Bùi Minh Tâm, Phạm Thị Tú Nga Trần Thị Thanh Hiền, 2017 Nghiên cứu thay đổi hoạt tính số enzyme tiêu hóa cá lóc (Channa striata) từ giai đoạn bột đến 35 ngày tuổi với thức ăn khác Tạp chí khoa học Trường Đại học Cần Thơ, số 49b: 84-90 2) Ngô Minh Dung Trần Thị Thanh Hiền, 2017 Phương pháp thu phân khả tiêu hóa cá lóc (Channa striata) với nguồn nguyên liệu protein khác Tạp chí khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam, số (81): 114-120 3) Ngô Minh Dung Trần Thị Thanh Hiền, 2017 Nhu cầu trì hiệu sử dụng protein, lượng cá lóc (Channa striata) Tạp chí khoa học Trường Đại học Cần Thơ, số 53b: 1-9 CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Trong sản xuất thủy sản, thức ăn ln đóng vai trò quan trọng chi phí thức ăn chiếm 60-70% chi phí sản xuất Bên cạnh vấn đề chi phí, chất lượng thức ăn ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, sức khỏe môi trường nuôi Để làm sở cho việc xây dựng công thức thức ăn cho thủy sản, phù hợp với đối tương ni việc xác định nhu cầu dinh dưỡng, đặc điểm dinh dưỡng thức ăn cần thiết Trong năm gần đầy, nghiên cứu giới nước áp dụng kỹ thuật, phương pháp nghiên cứu nhằm tối ưu hóa thức ăn cho động vật thủy sản Ứng dụng mơ hình hóa gọi “mơ hình lượng sinh học” để xác định nhu cầu dinh dưỡng loài cá sử dụng phổ biến (NRC, 2011) Một số tác giả ứng dụng mơ hình việc xác định nhu cầu dinh dưỡng cho số loài cá cá tráp (Sparus aurata) (Lupatsch et al., 2003); cá cam (Seriola lalandi) (Mark et al., 2010); cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) (Glencross et al., 2010), cá rô phi vằn (Oreochromis niloticus) (Trung et al., 2011), cá kèo (Pseudapocryptes elongatus) (Trần Thị Bé, 2016) Mơ hình lượng sinh học với ưu điểm xác định nhu cầu dinh dưỡng cá suốt chu kỳ nuôi thương phẩm, giúp tiết kiệm thời gian chi phí nghiên cứu Cá lóc lồi ăn động vật nên nghiên cứu sử dụng thức ăn chế biến nuôi cá lóc quan tâm nhằm tìm loại thức ăn chế biến phù hợp với đặc tính loài, mang lại hiệu cao, chủ động mùa vụ giảm ô nhiễm môi trường Một vài nghiên cứu nhu cầu dinh dưỡng cá lóc thực hiện, chủ yếu giai đoạn cá bột cá giống nghiên cứu nhu cầu protein, lipid Mohanty and Samantaray (1996, 1997); tỉ lệ protein/lipid ((Aliyu-Paiko et al., 2010) hay khả sử dụng nguồn protein thực vật thay cho bột cá (Trần Thị Thanh Hiền ctv, 2015, 2016) Tuy nhiên nghiên cứu ít, chưa hồn chỉnh nhu cầu dinh dưỡng cho chu kỳ ni, vậy, việc áp dụng mơ hình lượng sinh học để xác định nhu cầu dinh dưỡng cho cá lóc làm sở xây dựng công thức thức ăn phù hợp cho giai đoạn phát triển cá lóc cần thiết, góp phần hồn thiện quy trình ni đối tượng Xuất phát từ tình hình thực tế “Ứng dụng mơ hình hóa xác định nhu cầu lượng protein để phát triển thức ăn cho cá lóc (Channa striata)” thực 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Xác định nhu cầu dinh dưỡng (năng lượng, protein, acid amin) cá lóc (Channa striata) khả tiêu hóa số nguồn nguyện liệu phổ biến nhằm làm sở xây dựng công thức thức ăn cho giai đoạn ni cá lóc thương phẩm 1.3 Nội dung nghiên cứu 1) Đặc điểm phát triển ống tiêu hóa cá lóc giai đoạn bột đến 35 ngày tuổi sử dụng thức ăn chế biến; 2) Xác định thời điểm thu phân phương pháp thu phân thích hợp để xác định độ tiêu hóa thức ăn cá lóc 3) Ứng dụng mơ hình lượng sinh học xác định nhu cầu dinh dưỡng cá lóc bao gồm nhu cầu protein, lượng; methionine, lysine; 4) Đánh giá khả tiêu hóa số nguồn nguyên liệu phổ biến làm thức ăn cho cá; 5) Xây dựng cơng thức thức ăn ni cá lóc thương phẩm dựa kết nghiên cứu nhu cầu dinh dưỡng cho giai đoạn 6) Nuôi thử nghiệm nhằm đánh giá hiệu thức ăn nghiên cứu 1.4 Ý nghĩa nghiên cứu Kết nghiên cứu cung cấp dẫn liệu khoa học đặc điểm phát triển ống tiêu hóa, phương pháp xác định độ tiêu hóa, nhu cầu dinh dưỡng bao gồm nhu cầu protein lượng, hiệu sử dụng thức ăn khả tiêu hóa số nguồn nguyên liệu phổ biến cung cấp protein carbohydrate sử dụng chế biến thức ăn cho cá lóc Kết nghiên cứu sở cần thiết cho nhà sản xuất lựa chọn nguồn nguyên liệu phù hợp để phát triển cơng thức thức ăn cho cá lóc hiệu Người nuôi lựa chọn thức ăn phù hợp với mức lượng xác định tỷ lệ cho ăn hợp lý giai đoạn ni cá lóc thương phẩm 1.5 Điểm luận án - Xác định biến đổi enzyme tiêu hóa cá chuyển từ thức ăn tươi sống sang thức ăn chế biến, từ cho thấy khả sử dụng thức ăn chế biến cá lóc - Xác định thời điểm phương pháp thu phân thích hợp đáp dụng cho nghiên cứu xác định độ tiêu hóa thức ăn nguyên liệu cá lóc - Nghiên cứu ứng dụng mơ hình lượng sinh học xác định nhu cầu protein, lượng, methionine lysine tiêu hóa cá lóc giai đoạn ni thương phẩm - Phát triển công thức thức ăn phù hợp để ni cá lóc thương phẩm cho giai đoạn khác CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng, thời gian địa điểm nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Cá lóc (Channa striata) Thời gian từ 11/2011–11/2017 Địa điểm nghiên cứu Khoa Thủy sản-trường Đại học Cần Thơ Bảng 2.1: Nguyên liệu sử dụng làm thức ăn thí nghiệm (trừ thí nghiệm ni thử nghiệm) STT Ngun liệu Xuất xứ Bột cá Kiên Giang – Việt Nam Đậu nành ly trích dầu Arhentina Bột thịt xương Ý Bột huyết Brazil Cám gạo Cần Thơ – Việt Nam Cám ly trích Cái Lân –Việt Nam Cám mì Cần Thơ – Việt Nam Bột khoai mì lát Gentraco Feed –Việt Nam Bột cọ Dehues 10 Dầu cá Dầu cá biển-Vemedim-Việt Nam 11 CMC (Carboxylmethyl Cellulose) Chất kết dính-Việt Nam 12 Premix vitamin Vemedim-Việt Nam Thành phần Premix vitamin: vitamin A (400.000 IU), vitamin D3 (80.000 IU), vitamin E (12g), vitamin K3 (2,4g), vitamin B1 (1,6g), vitamin B2 (3g), vitamin B6 (1g), niacin (1g), vitamin B9 (0,8g), vitamin B12 (0,004g), acid folic (0,032g), biotin (0,17g), vitamin C (60g), choline (4,8g), inositol (1,5g), ethoxyquin (20,8g), Cu (10g), FeSO (20g), Mg (16,6g), Mn (2g), Zn (11g) (IU/kg; g/kg) 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Thí nghiệm 1: Nghiên cứu đặc điểm phát triển ống tiêu hóa cá lóc giai đoạn bột đến 35 ngày tuổi Mục tiêu thí nghiệm: Thí nghiệm ghi nhận phát triển hình thái, mơ học đặc điểm biến đổi enzyme tiêu hóa cá lóc từ giai đoạn bột chuyển đổi sang thức ăn chế biến Thí nghiệm với nghiệm thức thức ăn: (i) Nghiệm thức TĂTS (thịt cá tạp biển), bắt đầu ăn cá cho ăn Moina sp., đến ngày tuổi thứ 10 Moina sp thay TĂTS, với tỉ lệ thay tăng dần 20% TĂTS/ngày; (ii) Nghiệm thức TĂCB, ban đầu cá cho ăn nghiệm thức TĂTS, đến ngày tuổi thứ 17 TĂTS thay TĂCB, với tỉ lệ thay tăng dần 10% TĂCB/ngày Thu mẫu: Mẫu cá lóc thu ngẫu nhiên vào buổi sáng trước cho cá ăn nhịp thu mẫu vào ngày tuổi thứ 1; 3; 5; 7; 9; 12; 15; 18; 21; 25; 30 35 sau nở Thu mẫu hình thái ống tiêu hóa, mơ học phân tích enzyme 2.2.2 Xác định phương pháp thu phân thích hợp cho nghiên cứu độ tiêu hóa thức ăn cá lóc 2.2.2.1 Thức ăn hệ thống bể thí nghiệm Hệ thống bể thí nghiệm, tất thí nghiệm tiến hành hệ thống thu phân lắng (170 L/bể) thiết kế chuyên cho nghiên cứu xác định độ tiêu hóa theo Hien et al (2010) Nhiệt độ bể sáng chiều dao động từ 28,3-29,7 pH dao động từ 7,8-7,9 Thức ăn sử trộn với 1% chất đánh dấu chromic oxide (Cr2O3) Bảng 2.2: Công thức thức ăn thành phần hóa học thức ăn TN Thành phần nguyên liệu % Thành phần hóa học Bột cá (Kiên giang) 36,9 Protein Bột đậu nành ly trích 34,3 Lipid Bột mì lát 18,9 Tro Premix vitamin Xơ Dầu cá 5,9 Năng lượng (kJ/g) CMC Cr2O3 % 41,7 10,7 14,3 3,27 19,3 2.2.2.2 Bố trí thí nghiệm a Thí nghiệm 2: Nghiên cứu xác định thời điểm thu phân Thí nghiệm nhằm tìm thời điểm thu phân thích hợp để xác định độ tiêu hóa thức ăn cá lóc Cá bố trí hồn toàn ngẫu nhiên với mật độ 15 con/bể, cá cho ăn theo nhu cầu (ăn no đến ngừng ăn) lần/ngày vào lúc sáng Cá cho ăn ngày để quen dần với thức ăn trước tiến hành thu phân Nhịp thu mẫu phân thu 24 (thời điểm thu mẫu sau cho cá lóc ngưng ăn: 2; 4; 6; 8;10; 12; 14; 16; 18; 20; 22 24) bắt đầu thu mẫu phân ngày nuôi thứ tám Các tiêu cần xác định: lượng phân thu độ tiêu hóa thức ăn b Thí nghiệm 3: Nghiên cứu xác định phương pháp thu phân thích hợp Thí nghiệm gồm nghiệm thức tương ứng với phương pháp thu phân khác nhau: thu phân phương pháp lắng; vuốt mổ Thời gian thí nghiệm kéo dài 14 ngày Phân tích thành phần hóa học thức ăn mẫu phân cá lóc, Cr2O3, lượng phân thu độ tiêu hóa thức ăn dưỡng chất thức ăn để chọn phương pháp thu phân thích hợp cho cá lóc Bảng 2.3: Thời điểm thu phân Thời Nghiệm thức gian nuôi (ngày) Phương pháp lắng Phương pháp vuốt Phương pháp mổ Thời điểm thu phân (ngày nuôi) 8-14 7 8 Ghi Thu phân ngày liên tục (cá lóc cho ăn bình thường) Vuốt để thu phân Mổ cá để thu phân Hình 2.1: Hệ thống bể thí nghiệm thu phân lắng (trái); Phương pháp thu phân vuốt (giữa); Phương pháp thu phân mổ (phải) 2.2.3 Ứng dụng mơ hình lượng sinh học xác định nhu cầu protein, lượng acid amin cá lóc 2.2.3.1 Khảo sát đặc điểm sinh trưởng thành phần hóa học cá lóc ni thương phẩm Chọn 30 ao ni cá lóc thâm canh để tiến hành khảo sát tháng đến 10/2013 Mẫu cá thu định kỳ hàng tháng với số lượng 30 con/ao lần thu Các tiêu xác định: tốc độ tăng trưởng thành phần hóa học giai đoạn cá ni thương phẩm 2.2.3.2 Thí nghiệm 4: Xác định protein lượng tiêu hao cá lóc Thí nghiệm gồm nghiệm thức tương ứng với nhóm kích cỡ cá khác 10, 50, 100, 200, 500 g, nghiệm thức bố trí hồn tồn ngẫu nhiên với thời gian thí nghiệm 28 ngày Cá lóc tất nghiệm thức khơng cho ăn suốt q trình thí nghiệm Điều kiện nhiệt độ pH bể thí nghiệm trì 27,5-29,7oC 7,3-7,5 Các tiêu xác định: tỷ lệ sống, khối lượng cá, thành phần hóa học cá, lượng protein tiêu hao từ xác định số mũ trao đổi lượng protein cá lóc 2.2.3.3 Thí nghiệm 5: Khả tiêu hóa thức ăn dưỡng chất thức ăn cá lóc Thức ăn được phối trộn từ nguyên liệu gồm bột cá Kiên Giang, bột đậu nành ly trích dầu, bột mì lát, chất kết dính, dầu cá, vitamin, khống Thức ăn trộn chất đánh dấu chromic oxide (Cr2O3) với tỉ lệ 1%, hàm lượng protein 42%, lượng 19,3 MJ, methionine 0,85%, lysine 2,7% Thí nghiệm bố trí hồn toàn ngẫu nhiên với lần lặp lại hệ thống bể thu phân lắng Điều kiện nhiệt độ trung bình thí nghiệm từ 27,1±0,25oC đến 29,8±0,14oC, mật độ bố trí 20 con/bể Chỉ tiêu phân tích gồm thành phần hóa học (ẩm độ, protein, lipid, tro, xơ, lượng, acid amin Cr2O3) nguyên liệu, thức ăn mẫu phân từ xác định độ tiêu hóa vật chất khơ, lượng, protein acid amin thức ăn thí nghiệm 2.2.3.4 Thí nghiệm 6: Xác định nhu cầu trì hiệu sử dụng protein, lượng acid amin tiêu hóa cá lóc Thí nghiệm bố trí hồn tồn ngẫu nhiên gồm nghiệm thức tương ứng với mức cho ăn 0%; 0,75%; 1,5%; 2,25% 3% (mức ăn tối đa) khối lượng thân/ngày, nghiệm thức lặp lại lần Thời gian thí nghiệm 28 ngày Thí nghiệm bố trí hệ thống bể nhựa (500 L/bể) với mật độ 25 con/bể Thức ăn sử dụng giống thức ăn thí nghiệm Cá cho ăn lần/ngày với mức cho ăn tương ứng với nghiệm thức Nhiệt độ pH bể thí nghiệm trì Hình 2.2: Hệ thống thí nghiệm cho cá ăn mức khác 27,3-29,4oC 7,2-7,4 Các tiêu cần xác định thành phần hóa học thức ăn cá lóc, tỷ lệ sống, tăng trưởng, tốc độ tăng trưởng tuyệt đối, tốc độ tăng trưởng tương đối, hệ số thức ăn, nhu cầu protein (P), nhu cầu lượng (E) nhu cầu acid amin (AA) tiêu hóa cho trì, hiệu sử dụng P, hiệu sử dụng E hiệu sử dụng acid amin (AA) 2.2.3.5 Xác định nhu cầu protein, lượng, acid amin Dựa kết đặc điểm tăng trưởng, thành phần hóa học cá ni thương phẩm, độ tiêu hóa thức ăn, tiêu hao lượng protein nhu cầu trì hiệu sử dụng protein, lượng acid amin tiêu hóa cá lóc ứng dụng mơ hình lượng sinh học xác định nhu cầu dinh dưỡng cá lóc giai đoạn ni thương phẩm 2.2.4 Xác định khả tiêu hóa số nguyên liệu phổ biến làm thức ăn 2.2.4.1 Thí nghiệm 7: Khả tiêu hóa số nguyên liệu protein a Thức ăn thí nghiệm Thí nghiệm gồm NT (NT đối chứng NT tương ứng với loại nguyên liệu cần xác định độ tiêu hóa: bột cá, bột đậu nành li trích, bột thịt xương bột huyết), nghiệm thức lặp lại lần, áp dụng phương pháp thu phân lắng Nghiệm thức thức ăn đối chứng phối trộn 1% chất đánh dấu (Cr2O3) nghiệm thức thức ăn cần xác định độ tiêu hóa có chứa 30% lượng nguyên liệu 70% lượng thức ăn đối chứng Bảng 2.4: Thành phần nguyên liệu thức ăn thí nghiệm (% khối lượng khô) Nghiệm thức Nguyên liệu Đối Bột đậu Bột thịt Bột Bột cá chứng nành xương huyết Bột cá 36,9 25,8 25,8 25,8 25,8 Bột đậu nành 34,3 24,0 24,0 24,0 24,0 Bột mì 18,9 13,3 13,3 13,3 13,3 Premix vitamin 2,0 1,4 1,4 1,4 1,4 Dầu cá 5,9 4,1 4,1 4,1 4,1 CMC 1,0 0,7 0,7 0,7 0,7 Cr2O3 1,0 0,7 0,7 0,7 0,7 Bột cá 30,0 Bột đậu nành 30,0 Bột thịt xương 30,0 Bột huyết 30,0 Tổng 100 100 100 100 100 Điều kiện nhiệt độ trung bình thí nghiệm từ 27,1±0,25oC đến 29,8±0,14oC, mật độ bố trí 20 con/bể., cá thí nghiệm có khối lượng 100 g/con Các tiêu phân tích gồm thành phần hóa học (ẩm độ, protein, lipid, tro, xơ, lượng, acid amin Cr2O3) nguyên liệu, thức ăn mẫu phân cá lóc từ xác định độ tiêu hóa thức ăn, dưỡng chất trong thức ăn, độ tiêu hóa nguyên liệu 2.2.4.2 Thí nghiệm 8: Khả tiêu hóa số nguồn nguyên liệu carbohydrate Các nguồn nguyên liệu đánh giá độ tiêu hố cám gạo, cám ly trích, mì lát bột cọ Thức ăn thí nghiệm, bố trí thí nghiệm, cách thu phân tiêu phân tích: thực tương tự thí nghiệm xác định độ tiêu hóa nguồn protein 2.2.5 Xây dựng cơng thức thức ăn ni cá lóc thương phẩm Cơng thức thức ăn cá lóc xây dựng dựa kết nghiên cứu nhu cầu nghiên cứu thức ăn cho cá lóc, cụ thể: (i) Xác định nhu cầu dinh dưỡng cá lóc thực nội dung 4, (iii) Độ tiêu hóa nguồn nguyên liệu thực nội dung (iii) Các nghiên cứu khả sử dụng nguồn nguyên liệu chất bổ sung (Hien et al., 2015; Hien et al., 2016; Hien et al., 2018) Ứng dụng chương trình Solver Excel version 5.0 thiết lập công thức thức ăn với nhu cầu dinh dưỡng cá 3.2 Phương pháp xác định độ tiêu hóa cá lóc 3.2.1 Thời điểm thu phân Lượng phân cá lóc thu sau cho ăn (0,15 g/bể) tăng dần đến 10 sau cho ăn (0,76 g/bể), sau giảm dần sau 12h cho ăn (0,56 g/bể) giảm đến sau 24 cho ăn (0,14 g/bể) Độ tiêu hóa vật chất khơ cá lóc thời điểm khác khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê (p>0,05) Kết nghiên cứu cho thấy thời gian thu phân Hình 3.1 Khối lượng phân độ tiêu hóa thức ăn cá lóc thời điểm khác thích hợp cho nghiên cứu độ tiêu hóa cá lóc sau cá ăn 3.2.1 Phương pháp thu phân thích hợp Độ tiêu hóa thức ăn cá lóc phương pháp thu phân khác trình bày (Bảng 3.1) Lượng phân thu phương pháp vuốt ít, khơng đủ lượng phân để phân tích độ tiêu hóa, cấu trúc ống tiêu hóa cá lóc gấp khúc, vách ruột dày nên khó vuốt phân Phương pháp mổ thu phân ruột cá nhỏ, ngắn, thành ruột dầy, dễ lẫn thức ăn chưa tiêu hóa hồn tồn, máu Vì vậy, kết thu độ tiêu hóa vật chất khô protein phương pháp thu phân mổ 21,0% 41,1% thấp nhiều khác biệt có ý nghĩa thống kê (p