Trong nuôi trồng thủy sản thức ăn ựóng vai trò quan trọng và chiếm một tỷ lệ lớn trong cơ cấu giá thánh sản phẩm khoảng từ 40% - 60% tổng chi phắ. Giá trị dinh dưỡng của thức ăn phụ thuộc vào tỷ lệ tiêu hóa các chất protein, tinh bột.... Trong nuôi cá thức ăn có khả năng tiêu hóa tốt sẽ có giá trị kinh tế cao và góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường. Enzyme cá là các phần tử sinh học góp một phần quan trọng trong các phản ứng hóa học của cơ thể liên quan ựến các khả năng tiêu hóa và hấp thụ thức ăn trong ựường tiêu hóa của cá. Các enzyme Pepsin, Trypsin, Chymotrypsin ựược xác ựịnh như các protease chắnh trong ựường ruột của cá chình Nhật Bản [42]. Hoạt tắnh của enzyme tham gia trong quá trình tiêu hóa ở các loài cá khác nhau. để cải thiện chất lượng thức ăn, tăng khả năng chuyển hóa, giảm ô nhiễm chất thải nuôi cá ựã có nhiều nghiên cứu ựánh giá việc bổ sung thêm enzyme vào thức ăn của các loài thủy sản. Nghiên cứu của Renitz (1983) [34] cho thấy bổ sung enzyme phân giải protein trong khẩu phần cá hồi không cải thiện ựược sinh trưởng và hiệu quả chuyển hóa thức ăn. Tuy nhiên, những kết quả nghiên cứu trên cá hồi của Carter et al., (1992) [22] thì lại cho thấy những cải thiện ựáng kể về tốc ựộ tăng trưởng của cá khi bổ sung enzyme. Nghiên cứu của Ye et al., (2002) [45] bổ sung vào thức ăn cá chép premix multien Ờ zyme với liều lượng 5 Ờ 10 g/kg thức ăn ựã làm cho tốc ựộ tăng trưởng của cá tăng hơn 12,3 Ờ 27,5% so với ựối chứng.
Trong thực vật, 50-80% tổng lượng phosphorus (P) tồn tại dưới dạng phytate hay acid phytic (myo-inositol 1,2,3,4,5,6 hexadihydrogenphosphate) rất khó tiêu hoá và hấp thu. Do vậy, lượng P hữu dụng trong thực vật rất thấp. Bên cạnh ựó, phytate hoặc acid phytic còn tạo liên kết chặt chẽ với các khoáng kim loại, axit amin, protein, tinh bột, gây ra hiệu ứng kháng dinh dưỡng, làm giảm khả năng tiêu hóa của các dưỡng chất này. Lượng P ở dạng phytate hoặc acid phytic không ựược ựộng vật tiêu hóa sẽ thải ra ngoài theo phân gây ra ô nhiễm môi trường, ựồng thời lượng P này sẽ là nguồn thức ăn cho vi khuẩn gây bệnh sống trong ựất phát triển và phát tán trong nước gây ra hiện tượng nở hoa bùng phát ảnh hưởng xấu ựến sự sinh trưởng của các loài thủy sản. Muốn phân giải phytate cần phải có sự xúc tác của enzyme phytase, tuy nhiên cơ thể ựộng vật thủy sản không tự tổng hợp ựược enzyme phytase; Do vậy, cần phải bổ sung enzyme phytase vào thức ăn ựể giúp chúng tăng cường hiệu quả tiêu hoá và hấp thu P cũng như các chất dinh dưỡng khác có trong thức ăn. Enzym phytase có thể làm tăng
hấp thụ P trong cơ thể vật nuôi thêm 60% và ựược dùng như là chất bồ sung bắt buộc cho thức ăn chăn nuôi ở Châu Âu, một số nước đông Nam Á, Hàn Quốc, Nhật, đài Loan ựể giảm tác hại ựến môi trường do P từ phân vật nuôi thải ra. Phytase bổ sung vào thành phần thức ăn với một lượng nhỏ nhưng ựem lại hai lợi ắch: hạ giá thành sản phẩm thông qua việc tận dụng lượng Ca, P, Fe, protein dễ tiêu, giải phóng năng lượng,... và chỉ còn thải một lượng P rất thấp qua phân nên giảm thiểu tối ựa mùi hôi và sự ô nhiễm môi trường. Theo Debnath et al., (2005), Cao et al., (2007) Phytase là một enzyme có khả năng phá vỡ các liên kết của phức hệ Phytate không tiêu hóa ựược và giải phóng phospho, calci và các chất dinh dưỡng khác. Nghiên cứu với cá da trơn (Jackson et al 1996; Li và Robinson, 1997) chứng minh hiệu quả của phytase làm tăng khả năng hấp thu phốt pho ở cá. Nhu cầu bổ sung enzyme phytase phụ thuộc vào loài cá, khối lượng cá [49].
Protease là nhóm enzyme xúc tác sự thủy phân liên kết peptid (- CO - NH -) trong phân tử protein, polypeptid và các cơ chất tương tự. Trong các protease thì nhóm protease tiêu hoá ựược nghiên cứu sớm và nhiều hơn cả. Enzyme này không bền sau 10 phút xử lý ở 75oC, nhưng ựộ bền của enzyme lại ựược phục hồi ở nhiệt ựộ trên 75oC cho ựến 100oC. đặc tắnh bền nhiệt này của enzyme là do các liên kết nguyên tử lưu huỳnh trong enzyme quyết ựịnh. Năm 2002, Shieh-Tsung Chiu [37] ựã nghiên cứu ảnh hưởng của enzyme protease ựến tiêu hóa thức ăn nổi của cá chình giống và thương phẩm. Nghiên cứu ựược thực hiện bằng 2 loại pepsin chiết xuất từ ruột cá chình giống và cá chình thương phẩm. Quá trình nghiên cứu sự tiêu hóa của cá chình thực hiện kéo dài trong 14 tháng nuôi. Kiểm tra sau 24h cho cá ăn, kết quả thu ựược có sự khác biệt khi cá chình sử dụng thức ăn nổi có bổ sung pepsin so với thức ăn không bổ sung. Kết luận enzym protease có ảnh hưởng ựến khả năng tiêu hóa của cá chình. Từ phân tắch ở trên cho thấy sử dụng protease trong thức ăn nuôi ựộng vật thủy sản trong ựó có cá chình sẽ giúp tăng cường khả năng tiêu hóa protein, giảm FCR và ựảm bảo nâng cao năng suất nuôi.
Khi sử dụng thức ăn công nghiệp thường phải bổ sung tinh bột hay các loại polysaccharid tương tự tinh bột ựể tăng tắnh kết dắnh thức ăn hạn chế quá trình tan thức ăn vào nước thì bổ sung amylase sẽ làm tăng hiệu quả tiêu hóa loại thức ăn này. Do vậy nếu bổ sung α-amylase vào thức ăn nuôi ựộng vật thủy sản, khả năng tiêu hóa các loại thức ăn có tinh bột của ựộng vật thủy sản sẽ tăng lên. Các kết quả nghiên cứu bổ
sung amylase vào thức ăn nuôi cá hồi cho thấy khi nuôi cá hồi bằng thức ăn có bổ sung amylase có những cải thiện ựáng kể về khả năng phát triển của cá. Khi sử dụng tinh bột hoặc các polysaccharid tương tự như tinh bột trong sản xuất thức ăn, thường làm chậm quá trình hydrat hóa thức ăn và làm hạn chế khả năng tiêu hóa. Do vậy bổ sung enzym amylase vào thức ăn kể cả thức ăn cho cá chình sẽ giúp chuyển hóa tinh bột tạo thành ựường giúp cho quá trình tiêu hóa tinh bột tốt hơn.
Các nghiên cứu về ứng dụng enzyme ở Việt Nam: Nghiên cứu sử dụng protease
B. Subtilis S5 trong thủy phân thịt cá tạp ựể sản xuất bột ựạm bổ sung vào thức ăn nuôi cá chẽm, cá mú [2]; Nghiên cứu ứng dụng enzyme ựể sản xuất thức ăn nuôi cá hồi và cá tầm, mã ựề tài: Hđ-đT.06.11/CNSHCB, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng thủy sản I. Nghiên cứu công nghệ sản xuất thức ăn nuôi cá chình từ enzyme và một số loại nguyên liệu sẵn có ở Việt Nam, mã ựề tài đT.0212.CNSHCB, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng thủy sản III chủ trì và Hoàng Văn Duật làm chủ nhiệm.
Nghiên cứu về thành phần và ựiều kiện hoạt tắnh của một số enzyme tiêu hóa chủ yếu trong tuyến tiêu hóa của cá chình hoa (A. marmorata) cho thấy các enzyme Pepsin, trypsin, Chymotrypsin ựược xác ựịnh như các protease chắnh trong ựường ruột của cá chình. Ngoài ra cũng phát hiện thấy hoạt tắnh của enzyme amylase. Cũng trong công trình nghiên cứu của ựề tài cho kết quả xác ựịnh ựược hoạt tắnh của enzyme protease, amylase và phytase có trong các loại thức ăn tổng hợp của Trung Quốc, đài Loan cho cá chình mà không phát hiện thấy hoạt tắnh của enzyme lipase [4].
Tuy nhiên, cho ựến nay chưa có nghiên cứu ứng dụng enzyme thương mại vào sản xuất thức ăn nuôi cá chình ở Việt Nam.Việc sản xuất ựược thức ăn tổng hợp có ứng dụng enzyme cung cấp cho nghề nuôi cá chình là bước ựột phá trong việc ứng dụng, phát triển ngành sản xuất thức ăn nuôi thủy sản.
Ứng dụng enzyme ựể sản xuất thức ăn tổng hợp cho cá chình thành công sẽ chủ ựộng ựược thức ăn công nghiệp thay thế nguồn thức ăn truyền thống là cá tạp, hạn chế tối ựa sự ô nhiễm môi trường và nguy cơ mất an toàn thực phẩm.
CHƯƠNG 2
NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. đối tượng, thời gian và ựịa ựiểm nghiên cứu 2.1.1. đối tượng nghiên cứu