Bài giảng Dinh dưỡng và thức ăn trong nuôi trồng thủy sản

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG THỦY SẢN Giáo viên soạn: Nguyễn Thanh Hoa – Ngơ Chí Phương BÀI GIẢNG DINH DƯỠNG VÀ THỨC ĂN TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN (Tài liệu lưu hành nội bộ) Bắc Ninh, 2010 BÀI MỞ ĐẦU NHỮNG HIỂU BIẾT CHUNG VỀ DINH DƯỠNG THỦY SẢN I MỘT SỐ KHÁI NIỆM 1.1 Thức ăn Trong nuôi trồng thủy sản (NTTS), thức ăn đóng vai trị quan trọng chiếm tỷ lệ cao chi phí (60-80% tổng chi phí) Tiết kiệm chi phí thức ăn làm tăng đáng kể lợi nhuận nuôi trồng thủy sản Thức ăn vật chất chứa chất dinh dưỡng mà động vật ăn, tiêu hóa hấp thu để trì sống tích lũy mơ thể Trong tự nhiên, loại vật chất thức ăn loài cá này, giai đoạn phát triển thể chưa thức ăn loài cá khác, giai đoạn phát triển thể khác Sự khác biệt đặc điểm dinh dưỡng khác theo lồi, mà ngun nhân khả thu nhận tiêu hóa loại thức ăn khác theo loài khác biệt mức độ hồn thiện máy tiêu hóa theo giai đoạn phát triển thể Đó thể đặc tính lồi Thức ăn động vật thủy sản bao gồm: thức ăn tự nhiên (live food, natural food), thức ăn nhân tạo (man-made food) gọi thức ăn công nghiệp (commercial food) hay thức ăn viên (pellet food), thức ăn tươi sống (fresh food) thức ăn tự chế (home-made food) 1.2 Dinh dưỡng Dinh dưỡng q trình hoạt động sinh lý hố học để chuyển hóa chất dinh dưỡng có thức ăn thành chất dinh dưỡng cho thể sử dụng Có q trình q trình dinh dưỡng: thu nhận thức ăn, tiêu hoá hấp thu thức ăn, chuyển hoá tiết chất dinh dưỡng khỏi thể Mơn học nghiên cứu q trình gọi dinh dưỡng học Chất dinh dưỡng nguyên tố hay hợp chất hóa học có phần làm thỏa mãn sinh sản, sinh trưởng hay trì trình sống bình thường Năng lượng mà tất động vật cần lấy từ mỡ, carbohydrate từ sản phẩm khử amin amino acid Động vật cần 40 chất dinh dưỡng khác lấy từ phần thức ăn có chất thân thể khơng tổng hợp gọi ”chất dinh dưỡng thiết yếu” số chất thân tổng hợp gọi “chất dinh dưỡng khơng thiết yếu” Nhóm chất dinh dưỡng thiết yếu bao gồm: amino acid thiết yếu, axit béo thiết yếu khoáng thiết yếu 1.3 Lịch sử phát triển dinh dưỡng học động vật thủy sản Dinh dưỡng học thuỷ sản phát triển gần Những nghiên cứu dinh dưỡng thủy sản thực Corland (Ohio, Mỹ) vào năm 40 phát triển nhanh sau năm 60 kỷ XX Thức ăn nhân tạo cho động vật thuỷ sản bắt đầu áp dụng từ thập niên 50 cuối thập niên kỷ trước, thức ăn viên dùng phổ biến Mỹ Châu Âu Động vật thuỷ sản chủ yếu bao gồm lồi cá có xương (finfish), giáp xác (crustacean) nhuyễn thể (mollusca) Chúng có đặc điểm dinh dưỡng khác với động vật cạn Số lượng loài cá phong phú, có khoảng 20 lồi nghiên cứu dinh dưỡng đại phận tập trung vào lồi cá ơn đới II ĐẶC ĐIỂM DINH DƯỠNG CỦA ĐỘNG VẬT THỦY SẢN Động vật thủy sản) có cấu trúc ống tiêu hoá chức tiêu hoá khác đa số động vật thuỷ sản trải qua giai đoạn ấu trùng Ở giai đoạn nhu cầu dinh dưỡng chúng biến đổi lớn, nghiên cứu dinh dưỡng động vật thủy sản khó so với động vật cạn Động vật thủy sản loài biến nhiệt (poikilotherms) nên có nhu cầu lượng thấp động vật máu nóng Tuy nhiên, động vật thủy sản lại nhạy cảm với stress môi trường, đặc biệt nhiệt độ nước Do vậy, nhu cầu dinh dưỡng thường xác định khoảng nhiệt độ nước thích hợp định, gọi nhiệt độ môi trường tiêu chuẩn (SET: Standard Environmental Temperatures) Ví dụ: theo NRC SET số loại cá sau: Cá hồi (chinook salmon): 59º F (15oC) Cá hồi vân (rainbow trout): 50oF (10oC) Cá da trơn Mỹ (channel catfish): 86oF (30oC) Nhu cầu lượng động vật thuỷ sản thấp động vật cạn Nhu cầu vitamin cao hơn, đặc biệt vitamin C, cá không tự tổng hợp thể, nhu cầu vitamin phụ thuộc nhiều vào thức ăn Nhu cầu chất khoáng thấp động vật cạn Hầu hết lồi cá có nhu cầu axit béo nhóm Ω-3 (hay n-3) nhóm động vật thuỷ sản khác có nhu cầu axit béo khác Hiệu suất sử dụng (HSSD) thức ăn cá cao động vật cạn HSSD thức ăn cá khoảng 1,2 - 1,7/1, HSSD thức ăn lợn 3/1 gà 2/1) Về phương thức lấy thức ăn cá: có nhiều phương thức bắt mồi (cá hồi), gặm (cá đối), lọc (cá mè), ký sinh (cá mút đá) Do đó, thức ăn phải chế biến cho ăn phù hợp với phương thức sử dụng thức ăn cá Câu hỏi: Dinh dưỡng thức ăn ? Đặc điểm dinh dưỡng động vật thủy sản ? CHƯƠNG THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA THỨC ĂN I KHÁI NIỆM CHUNG Động vật q trình sống có nhu cầu thức ăn để trì chức bình thường hoạt động sống Thức ăn cho động vật nuôi bao gồm chủ yếu thực vật sản phẩm từ thực vật Vật chất khô thể động vật hình thành từ ba nhóm vật chất hữu chủ yếu protein; lipid carbohydrate, ngồi cịn có chất vơ khác vitamin, acid nucleic thành phần khác Trong thể động vật, protein có vai trị hình thành nên mơ động vật, cịn lipid có vai trò nguồn lượng dự trữ Thành phần protein vật chất khô thể động vật thường cao thực vật, ngoại trừ số hạt có dầu hạt nhóm họ đậu Sự tổng hợp protein thể động vật để hình thành nên tổ chức mơ thể như: (thịt); tổ chức quan bên thể; thể dịch sản phẩm thịt, trứng coi mục đích chủ yếu nghiên cứu dinh dưỡng động vật nuôi nói chung ni trồng thuỷ sản nói riêng Ngồi thành phần thể động vật có thành phần khác với tỷ lệ nhỏ Ví dụ, acid nucleic, acid hữu vitamin Thức ăn Thức ăn Vật chất vô Carbonhydrate Vật chất hữu Lipid Protein Các acid nucleic Vật chất khô Các acid hữu Các vitamin Các vật chất khô thể động vật thực vật chia thành vật chất vô vật chất hữu Các vật chất vô bao gồm lượng lớn nguyên tố tồn với số lượng khác nhau, tổ chức, phận khác động vật thực vật Có số chất khoáng định tồn thể động vật thực vật là: Canxi (Ca); Phospho (P); Magie (Mg); Natri (Na); Kali (K); Clo (Cl) Lưu huỳnh (S), số nguyên tố Sắt (Fe); Đồng (Cu); Coban (Co); Magan (Mn); Flo (F); Mollyden (Mo) số nguyên tố khác tồn với lượng nhỏ vật chất sống Những thành phần thức ăn tinh bột mỡ sử dụng nguồn lượng Tuy nhiên, thành phần dinh dưỡng có vai trị sinh lý đặc trưng amino acid, khoáng chất vitamin II NGUYÊN TẮC PHÂN TÍCH CÁC THÀNH PHẦN CỦA THỨC ĂN Các thành phần thức ăn mơ động vật, thực vật xác định phân tích Nhà khoa học Weende (Đức) đưa phương pháp xác định cách gần thành phần mẫu thức ăn Người ta gọi phương pháp phương pháp Weende Theo phương pháp Weende thức ăn chia thành tiểu phần là: nước, mỡ thô, chất xơ, phần chất không chứa Nitơ, protein thô, tro Thành phần tiểu phần mẫu thức ăn (theo phương pháp Weende) Mẫu thức ăn Nước Vật chất khô Vật chất vô Đất (cát) Vật chất hữu Muối khoáng Protein thô Protein tinh Amid Aminoacid Peptid Purines Nucleic acid Mỡ thô Triglycerid Phospholipid Steroid Carotenoid Xanthophyll Các dầu cần thiết Chất xơ Cellulose Hemicellulose Lignin Cutin Đường Đường đơn Tinh bột Glycogen Pectin Hemicellulose Lignin III PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CỦA THỨC ĂN 3.1 Phân tích phịng thí nghiệm 3.1.1 Thành phần nước (độ ẩm) Thành phần nước thức ăn có ảnh hưởng lớn đến chất lượng thức ăn; chất lượng thức ăn tỷ lệ nghịch với hàm lượng nước chứa Sau phân tích, thành phần dinh dưỡng thức ăn biểu diễn dạng tỷ lệ % vật chất khô Thành phần nước (hay độ ẩm) tiêu quan trọng phân tích thành phần dinh dưỡng thức ăn Dựa vào độ ẩm người ta đánh giá chất lượng mức độ ổn định mẫu thức ăn Để xác định độ ẩm đưa mẫu thức ăn vào tủ sấy 105oC lượng nước mẫu bay hết (khối lượng mẫu ổn định) Thành phần nước mẫu xác định chênh lệch khối lượng mẫu trước sau sấy Wđ - Wc Độ ẩm (%) = x 100 Wđ Trong đó: Wđ khối lượng mẫu trước sấy (g) Wc khối lượng mẫu sau sấy (g) Phương pháp áp dụng đa số mẫu thức ăn Tuy nhiên, có số loại thức ăn mà thành phần có nhiều acid béo dễ bay amoniac phương pháp ảnh hưởng đến kết phân tích, mẫu thức ăn loại người ta sấy chúng nhiệt độ 700C 3.1.2 Chất tro: Tro phần lại mẫu sau mẫu nung nhiệt độ 500oC Tất thành phần hữu đốt cháy nhiệt độ này; phần lại thành phần vô mẫu gồm khoáng đa lượng (K; Ca; Na; Mg); khoáng vi lượng (Al; Fe; Cu; Mn; Zn, I; F) Trong thành phần chất tro bao gồm lượng carbon (C) có thành phần hữu mẫu thức ăn 3.1.3 Protein thô: Lượng protein thô mẫu thức ăn xác định từ thành phần nitơ có mẫu Thành phần nitơ xác định phương pháp Kjeldahl Protein hợp chất hữu có chứa nitơ, thành phần hố học protein có chứa khoảng 50 - 55% carbon; 22 - 26% oxy; 15 - 18% nitơ, người ta lấy giá trị trung bình nitơ 16% khối lượng protein Như vậy, khối lượng protein = (khối lượng nitơ có mẫu) x 100/16 hay khối lượng protein = (khối lượng nitơ) x 6,25 Bằng phương pháp Kjeldahl xác định Nitơ tổng số từ tính hàm lượng protein thơ có mẫu thức ăn Cần phân biệt khái niệm protein thô protein tinh: Protein thơ (crude protein) tính tốn từ hàm lượng nitơ tổng số, tức gồm không nitơ protein mà cịn có nitơ thành phần khơng phải protein peptide; polypeptide; nucleic acid; amino acid tự protein tinh protein mà trình tiêu hố giải phóng amino acid 3.1.4 Lipid thô: Thành phần lipid thô xác định cách chiết xuất mẫu dung môi hữu cơ, thành phần cịn lại sau dung mơi bay hết lipid thơ Ngồi mỡ thơ, thành phần khác lipid gồm có: phospholipid; sterol; dầu cần thiết khác, nhiên thành phần thường có giá trị lượng thấp so với mỡ Có nhiều phương pháp phân tích mỡ khác nhau, phương pháp thơng dụng phương pháp Soxhlet 3.1.5 Thành phần carbohydrate: Theo phương pháp Weende, thành phần carbohydrate có mẫu thức ăn chia thành phần: chất xơ phần chiết hồ tan khơng chứa nitơ Chất xơ phần vật chất hữu cịn lại khơng hoà tan sau xử lý mẫu cách đun acid lỗng Thành phần chất xơ gồm có lượng lớn cellulose, lignin chất khoáng tồn mẫu thức ăn Phần chiết không chứa nitơ bao gồm đường đơn, tinh bột, phần hemicellulose lignin hoà tan nước Việc phân chia carbohydrate thành nhóm khác theo Weende chủ yếu dựa khả hồ tan, khả tiêu hố giá trị dinh dưỡng chúng Phần chiết xuất không chứa nitơ xác định cách lấy tổng khối lượng ban đầu mẫu trừ khối lượng thành phần biết 3.2 Phương pháp nuôi dưỡng Phương pháp bố trí thí nghiệm - Thí nghiệm hệ thống - Các nghiệm thức bố trí hồn tồn ngẫu nhiên, lập lại lần - Tơm cá trước bố trí thí nghiệm phải cân đo chiều dài khối lượng - Các chế độ chăm sóc phải giống - Lượng nhịp cho ăn phải thích hợp với đối tượng nghiên cứu Nên cho ăn giống phần, theo nhu cầu - Định kỳ tuần 10 ngày kiểm tra: tỷ lệ sống, tốc độ sinh trưởng, hệ số thức ăn… - Điều chỉnh lượng thức ăn sau lần thu mẫu - Thời gian thí nghiệm khoảng 8-10 tuần IV MỘT SỐ CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ TRONG NGHIÊN CỨU DINH DƯỠNG ĐVTS 4.1 Tỷ lệ sống (%): Số cá thể cuối Tỷ lệ sống = x 100 Số cá thể đầu 4.2 Sinh trưởng: * Tăng trọng: W=Wt - Wo * Tỷ lệ tăng trọng (%): Wt - Wo Wg = x 100 Wo * Tốc độ tăng trọng theo ngày (g/ngày): Wt - Wo DWG = t * Tốc độ tăng trưởng đặc biệt (%/ngày): LnWt - LnWo SGR (%/ngày) = x 100 t Trong đó: Wo: trung bình khối lượng ban đầu (g) Wt: trung bình khối lượng cuối (g) t: thời gian lần kiểm tra (ngày) 4.2 Hệ số thức ăn: Lượng thức ăn sử dụng (g) FCR = Khối lượng gia tăng (g) * Hệ số tiêu tốn thức ăn: lượng thức ăn sử dụng để tăng đơn vị khối lượng Hệ số tính thực tế sản xuất * Hệ số chuyển hóa thức ăn lượng thức ăn động vật thực ăn vào để tăng đơn vị thể trọng Hệ số thường tính thí nghiệm Ví dụ: Sau cá ăn 1,5 kg loại thức ăn khối lượng tăng 1kg, hệ số thức ăn (thường ký hiệu FCR) 1,5 Hệ số thức ăn thay đổi theo loài cá, giai đọan phát triển thể , điều kiện môi trường sống, loại thức ăn, phương thức cho ăn 4.4 Hiệu sử dụng thức ăn: Hiệu sử dụng thức ăn định nghĩa tăng trọng đối tượng nuôi đơn vị thức ăn sử dụng FCE = Tăng trọng đối tượng nuôi (g) = FCR Lượng thức ăn sử dụng (g) - Đối với nghiên cứu cá bố mẹ cần đánh giá số như: hệ số thành thục, tỉ lệ thành thục, thời gian tái phát dục, sức sinh sản tương đối, sức sinh sản tuyệt đối, tỉ lệ nở, chất lượng ấu trùng… - Đối với ấu trùng giáp xác: thời gian biến thái, tỉ lệ biến thái, mức độ phân đàn… - Đối với giai đoạn ni thịt đánh giá thành phần sinh hóa, màu, mùi sản phẩm nuôi Câu hỏi: Các phương pháp đánh giá chất lượng thức ăn động vật thủy sản ? Tại nguyên liệu có nguồn gốc động vật đánh giá cao thực vật chế biến thức ăn cho thủy sản? Các tiêu kỹ thuật cần đánh giá nghiên cứu dinh dưỡng động vật thủy sản? CHƯƠNG DINH DƯỠNG PROTEIN VÀ ACID AMIN I KHÁI NIỆM CHUNG Protein vật chất cao phân tử Tất protein chứa nguyên tố C, H, O N Một số khác chứa lượng nhỏ S Ngoài nguyên tố trên, số protein chưá lượng nhỏ nguyên tố như: P; Fe; Zn; Cu; Mg; Ca Đơn vị cấu trúc nên protein amino acid Amino acid hợp chất hữu mạch thẳng mạch vịng phân tử có chứa nhóm amin (- NH2) nhóm cacboxyl (- COOH) Công thức cấu tạo tổng quát amino acid: COOH NH2 - C - H R R: gọi mạch bên hay nhóm bên, amino acid khác mạch R Người ta thường dựa vào hình dạng, tính tan chức năng, thành phần hố học để chia protein thành hai nhóm lớn: + Protein đơn giản: protein mà giải phóng amino acid q trình thuỷ phân + Protein kết hợp: phân tử bao gồm protein đơn giản kết hợp với thành phần khơng phải protein mà người ta gọi "nhóm ngoại" Tuỳ theo chất nhóm ngoại phân thành nhóm như: lipoprotein, glicoprotein, chromoprotein, phosphoprotein II VAI TRÒ CỦA PROTEIN - Là thành phần chủ yếu tham gia cấu tạo thể, thay tổ chức cũ xây dựng tổ chức - Các acid amin (AA) tham gia vào sản phẩm protein đặc biệt có hoạt tính sinh học cao (hormon, enzyme) - AA tham gia trình tạo thành lượng dạng trực tiếp hay tích lũy dạng glycogen hay lipid Với chức quan trọng trên, vật chất có khả thay protein thể Khi thức ăn thiếu protein động vật chậm sinh trưởng, chậm phát dục, sức sinh sản giảm Do đó, protein chất dinh dưỡng đặc biệt ý thức ăn III NHU CẦU PROTEIN 3.1 Khái niệm chung Hội đồng khoa học Hoa kỳ (NRC) đưa định nghĩa nhu cầu protein động vật: "Nhu cầu protein lượng protein tối thiểu thức ăn nhằm làm thoả mãn nhu cầu amino acid để đạt tốc độ tăng trưởng tối đa" Nhu cầu protein đối tượng phụ thuộc vào số yếu tố như: 10 ... phí thức ăn làm tăng đáng kể lợi nhuận nuôi trồng thủy sản Thức ăn vật chất chứa chất dinh dưỡng mà động vật ăn, tiêu hóa hấp thu để trì sống tích lũy mô thể Trong tự nhiên, loại vật chất thức ăn. .. triển dinh dưỡng học động vật thủy sản Dinh dưỡng học thuỷ sản phát triển gần Những nghiên cứu dinh dưỡng thủy sản thực Corland (Ohio, Mỹ) vào năm 40 phát triển nhanh sau năm 60 kỷ XX Thức ăn nhân... Thức ăn động vật thủy sản bao gồm: thức ăn tự nhiên (live food, natural food), thức ăn nhân tạo (man-made food) cịn gọi thức ăn cơng nghiệp (commercial food) hay thức ăn viên (pellet food), thức