DINH DƯỠNG PROTEIN VÀ AXIT AMIN

Chương DINH DƯ NG PROTEIN VÀ AXIT AMIN 1- PROTEIN 1.1 Phân lo i V m t ch c ngư i ta chia protein thành nhi u lo i sau: +/ Protein ñơn gi n: protein ch cho axit amin th y phân, bao g m hai nhóm protein s i protein c u - Protein s i (fibrous protein): gi vai trò c u t o mô liên k t collagen, elastin keratin Protein khơng hịa tan b n v i enzyme tiêu hóa, collagen có hydroxyproline, m t axit amin quan tr ng c a protein Elastin c u t o gân m ch máu, chu i polipeptid c a elastin giàu alanine glycine Keratin có hai lo i α- keratin protein c a lơng tóc β - keratin protein c a lông vũ, da…, keratin r t giàu axit amin ch a lưu huỳnh, ví d protein lông ch a t i % lưu huỳnh - Protein hình c u (globular protein): enzyme, kháng nguyên hocmon Thành ph n: + Albumin: có s a, máu, tr ng, th c v t ð c m: hịa tan nư c, ngưng t b i nhi t + Histone: có nhân t bào, ñây g n v i deoxyribonucleic ð c ñi m: hòa tan dung d ch mu i không b ngưng t b i nhi t, th y phân cho nhi u arginine lysine + Protamin: protein ki m g n v i axit nucleic có nhi u tinh trùng c a đ ng v t có vú, protamin giàu arginine khơng có tyrosine, tryptophan hay axit amin ch a lưu huỳnh + Globulin protein có s a, tr ng, máu Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Giáo trình Dinh dư ng & Th c ăn thu s n -14 +/ Protein ph c t p: lo i protein axit amin cịn có nhóm khơng ph i protein glycoprotein, lipoprotein, photphoprotein chromoprotein Glycoprotein thành ph n c a niêm d ch có tác d ng bơi trơn, có lịng tr ng tr ng, ovalbumin Lipoprotein thành ph n c a màng t bào Photphoprotein cazein c a s a photphovitin c a lịng đ Chromoprotein hemoglobin, cytochrome ho c flavoprotein V m t dinh dư ng th c ăn ngư i ta chia protein thành hai lo i: +/ Protein thô: g m c protein h p ch t ch a nitơ không ph i protein Theo quy c c a ngành th c ăn chăn nuôi cá, protein thơ đư c tính b ng cơng th c: Protein thô = Nx 6,25 +/ H p ch t N phi protein: nh ng h p ch t ch a N khơng có c u trúc protein axit amin t do, amin (putresine, histamine, cadaverine…), amid (ure, asparagine, glutamine …), nitrat, alkaloit ( nicotine, cocaine, strichnine, morphine…) Th c ăn th c v t non ch a nhi u h p ch t nitơ phi protein th c v t trư ng thành ( 25-30% nitơ t ng s ), th c ăn xanh ch a t i ña 50-60% nitơ phi protein, th c ăn h t ch a 10% nitơ phi protein 1.2 Vai trị Protein ngồi vai trị c u trúc ( nguyên li u t o mô s n ph m) cịn có nh ng vai trò quan tr ng sau: - T o ch t xúc tác (enzyme), hocmon - Th c hi n ch c v n chuy n hemoglobin - Tham gia ch c gi i colagen - Ch c b o v kháng th (antibody) - Ch c thông tin protein th giác Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Giáo trình Dinh dư ng & Th c ăn thu s n -15 - Protein có vai trị t o lư ng, 1g protein s n sinh 4,5 kcal lư ng ( cá) Cá lo i Aminotelic ( th i amoniac) khác v i đ ng v t có vú lo i Ureotelic chim Uricotelic, ñ i v i loài 1g protein ch cho Kcal lư ng 1.3 -Nhu c u protein c a cá Ngư i ta chia nhu c u làm hai lo i: nhu c u trì nhu c u s n xu t Nhu c u protein cho trì cá cao đ ng v t có vú Ví d : cá h i vân (Oncorhynchus mykiss) n ng 100g có nhu c u protein trì hàng ngày 52,1; 69,3 97,7 mg/ngày, tương ng v i nhi t đ mơi trư ng 100C , 150C 200C Nhu c u protein cho s n xu t ( cho tăng trư ng) cao đ ng v t có vú l n, gà l n ph thu c vào: + Lồi cá: ví d cá rơ phi l n nhanh hai l n so v i cá mè hoa + Tính bi t: ví d cá chép l n nhanh cá chép ñ c + Tu i kh i lư ng th : nhu c u protein tính cho m t đơn v kh i lư ng th v t non cao v t trư ng thành.Thí nghi m ni dư ng cá giai ño n cá b t, cá hương cá l n (fry, fingerling yearling fish) th y r ng nhu c u protein cao nh t ño n sau ð i v i cá h i, giai đo n fry, sau gi m d n giai giai ño n fry, protein kh u ph n ph i ñ t 50%, lúc – tu n gi m cịn 40% 35% giai đo n yearling + M t ñ ñàn + M c ñ ho t ñ ng + Y u t môi trư ng: nhi t ñ , ánh sáng, ñ m n, n ng ñ O2, ch t ñ c ho c ch t chuy n hóa ( NH3 hay nitrite) Ví d : cá h i yêu c u kh u ph n ch a 40% protein nhi t ñ nư c 80C, nhi t ñ nư c 140C nhu c u protein s 55% tính s kh u ph n khơ Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Giáo trình Dinh dư ng & Th c ăn thu s n -16 + ð m n cao u c u v protein cao Ví d cá h i vân yêu c u protein kh u ph n 40 43,5% ñ m n l n lư t 10 0/00 20 0/00 + Ch t lư ng protein kh u ph n cân ñ i lư ng: Kanko (1968) ñã th y kh u ph n cá h i ch a 40% protein s cho t c ñ sinh trư ng t i ưu b t cá tr ng ngu n protein chính, v i nh ng kh u ph n gi u lư ng, protein ch c n 30% (chú ý cá h i s d ng m t t carbohydrate) Protein có axit amin cân đ i có t l tiêu hố cao s t o cho nhu c u protein th p so v i lo i protein không cân ñ i axit amin Do b nh ng y u t chi ph i khó có đư c m t hư ng d n chung v protein cho c kỳ sinh trư ng c a cá B ng 2.1 sau ñây cho nh ng k t qu nghiên c u v protein c a cá (các thí nghi m xác ñ nh nhu c u protein c a cá thư ng làm cá gi ng có kh i lư ng t - 50g) 1.4- T l lư ng/protein Có hai cơng th c, ho c t l lư ng/protein (E/P), ho c t l protein/năng lư ng (P/E) : E/P = Năng lư ng c a kh u ph n (KJ ho c MJ/kg) -Protein thô (%) mg (ho c g) protein T l P/E = -Năng lư ng kh u ph n KJ (MJ) T l E/P t i ưu cho cá chép 450-500 (tính theo DE) Như v y th c ăn v i m c 2% th tr ng, DE kh u ph n 16,9 - 20,1 MJ/kg protein thô c a kh u ph n 30-42% Khuy n cáo c a NRC v nhu c u protein c a m t s loài cá ghi b ng 2.2 1.5- Ch t lư ng protein th c ăn Protein c a lo i th c ăn khác có ch t lư ng khác nhau, ngư i ta ño ch t lư ng protein theo ch tiêu sau: Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Giáo trình Dinh dư ng & Th c ăn thu s n -17 +Biological value (BV) = Protein tích lũy Protein tiêu hóa Năn = vào–( = Năn vào–( Nphân+Nnư Nphân-Ntrao c ti u) Năn vào - Nphân ñ i)–( Nnư c ti u- sinh) Nn x 100 i x 100 Năn vào – ( Nphân – Ntrao ñ i) B ng 2.1: Nhu c u protein m t s loài cá (NRC 1993) Species % Protein kh u ph n (giai ño n juvenile) Cá h i ð i Tây dương 45 Cá da trơn 32 - 36 Cá chép 31 - 38 Cá tr m c 41 - 43 Cá mè hoa 40 Cá h i vân 40 Cá qu 52 Rô phi xanh 34 Rô phi sông Nil 30 Cá chình Nh t 44,5 Trư ng ð i h c Nơng nghi p Hà N i - Giáo trình Dinh dư ng & Th c ăn thu s n -18 B ng 2.2: T l P/E ho c E/P cho tăng trư ng t i ưu c a m t s loài cá (NRC 1993) Gi ng loài Kh i DP DE DP/DE Tác gi lư ng (%) (KJ/g) (mg/KJ) 526 22,2 9,7 22,7 Page&andrews,1973 34 28,8 12,8 22,5 Garling&Wilson, 1976 10 27,0 11,6 23,2 Mangalik, 1986 266 27,0 13,1 20,5 Mangalik, 1986 600 24,4 12,8 19,3 Li&Lovell, 1992 Cá rô phi ðài loan 50 30 12,3 24,6 El Sayed, 1987 Cá chép 20 31,5 12,3 25,8 Takeuchi et al., 1979 Cá h i vân 90 33 15,1 22,0 Cho&Kaushik, 1985 Cá h i (Salmo 94 42 17,2 25,1 Cho&Woodward, 1989 Cá trê phi 15 40 18,6* 21,5** Machiels&Henken, 1985 Cá tra 20 32 18,6** Hung L.T, 1999 28 14,4** Hung L.T, 1999 (g) Cá trơn M gairdneri) Cá basa DE: lư ng tiêu hoá; DP: protein tiêu hoá, *GE: lư ng thô**CP/GE B ng 2.3 gi i thi u BV c a protein khác thí nghi m cá chép th tr ng t 50 – 100g v i kh u ph n ch a 10% protein Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Giáo trình Dinh dư ng & Th c ăn thu s n -19 B ng 2.3: BV m t s protein th c ăn cá (Ogino Chen 1973) Protein BV Lịng đ tr ng khô 89 Cazein 80 B t cá tr ng 76 Gelatin 23 B t gluten ngơ 55 B t đ tương Nh n xét 74 X lý Ethanol Ete khơng có vit.C Kh m N m men t d u h a 73 - 79 BV ph thu c vào lồi, k thu t ch bi n Ví d , b t cá h p 1270C 3,5 gi có BV gi m 10 – 20% so v i b t cá h p 25 phút +Hi u qu protein (PER: protein efficiency ratio): PER = Tăng tr ng(g) Protein tiêu th (g) Ho c m t ch tiêu tương t có tên Giá tr protein s n xu t ( PPV = productive protein value) PPV = Lư ng protein c a mơ tăng(g) Protein tiêu th (g) 100 Ví d : S liên quan gi a lư ng th c ăn cung c p ( tính theo % th tr ng cá), tăng tr ng tu n ( tính theo % th tr ng ban ñ u c a cá), PER, PPV nuôi cá chép ( kh i lư ng ban đ u 40g) đư c trình bày b ng 2.4 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Giáo trình Dinh dư ng & Th c ăn thu s n -20 B ng 2.4: Hi u qu chuy n hóa th c ăn hi u qu l i d ng protein theo kh u ph n khác Tăng Kh u ph n th c ăn tr ng% FCR PER PPV 19 1,41 1,46 28,2 81 1,14 1,80 30,3 117 1,41 1,46 22,8 128 1,87 1,10 18,1 101 2,76 0,74 12,1 +Thang giá tr hóa h c (CS: chemical score) ð xác ñ nh CS c a m t th c ăn c n bi t hàm lư ng axit amin c a nó, đem so sánh hàm lư ng t ng axit amin c a th c ăn v i hàm lư ng axit amin tương ng c a tr ng gà t tính CS Ví d : T l % c a lysine lúa mì so v i lysine c a tr ng gà: (2,7/7,2) x 100 = 37,5% CS c a lizin lúa mì: 37,5 – 100 = - 62,5 B ng 2.5: CS c a lúa mì Axit amin % lúa mì % tr ng Arg 4,2 6,7 - 37,31 Hist 2,1 2,7 - 22,22 Lys 2,7 6,8 - 60,29 Trip 1,2 1,9 - 36,84 Phe.ala 5,7 5,4 5,55 Met 2,5 3,3 - 24,24 Met + cyst 4,3 5,5 - 21,81 Chemical score Trư ng ð i h c Nơng nghi p Hà N i - Giáo trình Dinh dư ng & Th c ăn thu s n -21 Thrê 3,3 5,5 - 40,00 Leu 6,8 8,5 - 20,00 Isoleu 3,6 7,0 - 48,57 Val 4,5 8,2 - 45,12 +Ch s axit amin quan tr ng (EAAI = Essential Amino Acid Index) EAAI = n 100.a 100.a 100a n x x ae ae ae n a1…an: axit amin c a protein th c ăn( g/100g protein) ae1…aen: axit amin c a protein tr ng gà(g/100g protein) 2-AXIT AMIN Axit amin thành ph n c a protein Protein t nhiên có kho ng 23 axit amin Có hai lo i axit amin, axit amin thi t y u không thi t y u ð i v i tơm cá có 10 lo i axit amin ñư c coi thi t y u 2.1 : Các axit amin thi t y u B ng 2.6 : Các axit amin thi t y u c a tôm cá Axit amin thi t y u (Indispensable amino acids) Axit amin không thi t y u (Dispensable amino acids) Arginine (Agc) Alanine Histidine (Hist) Acid aspatic Isoleucine (Isoleuc) Acid glutamic Leucine (Leu) Glycine Lysine (Lys) Proline, Hydroxyproline Trư ng ð i h c Nơng nghi p Hà N i - Giáo trình Dinh dư ng & Th c ăn thu s n -22 Methionine (Met) Cystine Phenylalanine (Phe.ala) Tyrosine Threonine (Thre) Serine Tryptophan (Tryp) Ornitine Valine (Val) Chú ý: 1/-Phenylalanine có th đư c thay th m t ph n b ng tyrosine (thay th ñư c 5% phenyl alanine cá channel catfish) 2/-Cystine có th thay th m t ph n ( 60%) methionine, thí nghi m cá channel catfish 2.2- Nhu c u axit amin : Nhu c u axit amin c a cá ghi b ng 2.7, s li u b ng cho th y: - Nhu c u arginine c a nhóm cá h i giai đo n fry g n gi ng gà l n c a l n chu t r t nhi u đ ng v t có vú gia c m, th có th t đáp ng ñư c m t ph n arginine cá không Nhu c u arginine c a cá nư c m n th p cá nư c ng t Khơng có s đ i kháng arginine - lysine cá - Nhu c u histidine cho sinh trư ng c a h i giai đo n fry 0,7% tính theo ch t khô kh u ph n (1,6g/16gN) Histidine ñư c dùng ñ hình thành dipeptit carnosine ansezine Kh cacboxyl histidine thành histamine Kh u ph n ăn cá h i (O mykiss) có nhi u histamine làm cho thành d dày b loét gi ng gia c m Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Giáo trình Dinh dư ng & Th c ăn thu s n -23 - Nhu c u isoleucine nhóm cá h i giai đo n fry ph thu c vào hàm lư ng leucine kh u ph n, tăng isoleucine tăng nhu c u leucine M i tương tác gi a isoleucine leucine th y cá channel catfish B ng 2.7 : Nhu c u axit amin m t s loài cá (% v t ch t khơ) Cá chình Cá chép Cá rô phi Cá h i (Anguilla (Ictalurus (Salmo japonica) Axit amin Cá trơn puntatus) gyerdneri) Arginine 1,6 1,18 1,7 1,0 1,4 Histidine 0,8 0,48 0,8 0,4 0,64 Isoleucine 0,9 0,87 1,5 0,6 0,96 Leucine 1,3 0,95 2,0 0,8 1,76 Lysine 2,2 1,43 2,0 1,2 2,12 Methionine 1,2a 0,75c 1,2a 0,6 0,72f Phenylalanine 2,5b 1,05d 2,2b 1,2e 1,24 Threonine 1,5 1,05 1,5 0,5 1,36 Tryptophan 0,3 0,28 0,4 0,12 0,3 Valine 1,4 0,78 1,5 0,71 1,24 Ghi b ng 2.7 a: khơng có cystine; b: khơng có tyrosine, n u có, tyrosine chi m 1% nhu c u phenyalanine; c: có 0,15% cystine; d: có 0,5% tyrosine; e: có 0,3% tyrosine; f: có cystine - ð i v i cá h i giai ño n fry, 1,9% lysine/CK kh u ph n (4,8g/16gN) s cho sinh trư ng t t, đ có sinh trư ng hi u qu l i d ng th c ăn cao lysine c n 2,5% Nhu c u lysine c a cá h i (O mykiss) giai ño n fry cao (6,1g/16gN hay 9g/kg kh u ph n), giai đo n sau m c Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Giáo trình Dinh dư ng & Th c ăn thu s n -24 lysine t i thi u 25 - 30g/kg kh u ph n Cung c p lysine thi u s d n ñ n nghèo sinh trư ng, th i loét vây ch t - Axit amin ch a S r t quan tr ng ñ i v i dinh dư ng cá, methionine có nhi u protein ñ ng v t nên nh ng kh u ph n có q protein đ ng v t, sinh trư ng c a cá gi m m nh ð i v i cá h i (O mykiss) sinh trư ng s tho mãn kh u ph n ch a methionine + cystine nh t 13 - 15g/kg CK kh u ph n ( 0,85 - 1,05% kh u ph n) - Thi u methionine (khơng thi u cystine) d n đ n viêm cata thu tinh th m t, gi m sinh trư ng Thu tinh th b ñ c sau - tháng tuỳ theo m c ñ thi u Tuy nhiên th a methionine d n ñ n c ch sinh trư ng - Threonine: nhu c u c a cá h i (O mykiss) ñ i v i axit amin 1,2%/CK kh u ph n (3g/16gN), hàm lư ng cao làm gi m sinh trư ng - Tryptophan: thi u làm tăng scoliosis nhóm cá h i (scoliosis b nh bi n d ng c t s ng thi u serotonin) Scoliosis có th liên quan đ n m c serotonin não Cho u ng serotonin - creatinsulphate (0,25 - 3g/kg kh u ph n) gi m s bi n d ng c t s ng c a cá h i giai ño n fry, không ngăn ng a ñư c b nh (chú ý v i tryptophan.) cá da trơn khơng th y có s quan h gi a scoliosis nhóm cá h i, thi u tryptophan gây viêm cata thu tinh th m t Hi n tư ng x y nghiêm tr ng nhi t ñ gi m th p (t 20oC xu ng 10oC) 2.3- V n đ b sung axit amin cơng nghi p vào kh u ph n Cá chép non, cyprius carpio khơng th sinh trư ng đư c kh u ph n mà protein ñư c thay th b ng h n h p axit amin có thành ph n tương t Cá da trơn không l i d ng ñư c axit amin t b sung vào kh u ph n Kh u ph n b t cá ñư c thay b ng ñ tương b sung thêm methionine, cystine hay lysine h u h t nh ng axit amin h n ch không nâng cao ñư c tăng tr ng Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Giáo trình Dinh dư ng & Th c ăn thu s n -25 Tăng arginine vào kh u ph n gelatin c a da trơn t 11g lên 17g/kg làm tăng tr ng nâng lên rõ r t, thêm arginine, cystine, tryptophan hay methionine vào kh u ph n cazein khơng làm thay đ i tăng tr ng hi u su t s d ng th c ăn Tuy nhiên h cá h i (salmonids) l i có th s d ng ñư c axit amin t cho sinh trư ng Kh u ph n zein - gelatin b sung lysine, tryptophan th y sinh trư ng tăng rõ r t so v i kh u ph n không b sung axit amin Câu h i ôn t p: Nhu c u protein ph thu c vào nh ng y u t ? Cho bi t nhu c u protein c a m t s lồi cá Cơng th c tính BV, PER, CS, EAAI K tên 10 axit amin thi t y u đ i v i tơm cá, nhu c u axit amin này, vai trò axit amin thi t y u ñ i v i cá Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - Giáo trình Dinh dư ng & Th c ăn thu s n -26 ... a1…an: axit amin c a protein th c ăn( g/100g protein) ae1…aen: axit amin c a protein tr ng gà(g/100g protein) 2 -AXIT AMIN Axit amin thành ph n c a protein Protein t nhiên có kho ng 23 axit amin. .. lo i axit amin, axit amin thi t y u không thi t y u ð i v i tôm cá có 10 lo i axit amin đư c coi thi t y u 2.1 : Các axit amin thi t y u B ng 2.6 : Các axit amin thi t y u c a tôm cá Axit amin. ..+/ Protein ph c t p: lo i protein ngồi axit amin cịn có nhóm khơng ph i protein glycoprotein, lipoprotein, photphoprotein chromoprotein Glycoprotein thành ph n c a niêm