Để xác định nhu cầu protein của động vật thuỷ sản, thức ăn thí nghiệm được phối chế cĩ các mức protein khác nhau (trong khoảng từ 0 - 55%) nhưng phải cùng năng lượng (isocaloric). Từ các số liệu về sinh trưởng thu được tác giả cĩ thể dựa vào nhiều phương pháp tính tốn để xác định nhu cầu protein.
Hiện nay, cĩ 2 phương pháp thường dùng để xác định nhu cầu protein: phương pháp phân tích đường cong gẫy khúc (broken line) và phương pháp đường cong bậc hai. Mỗi phương pháp cĩ ưu và nhược điểm riêng. Tuy nhiên, theo Zeitoun và ctv (1976) thì phương pháp tương quan bậc hai cho kết luận nhu cầu protein tối ưu chính xác hơn cả về sự tăng trưởng của cá và hiệu quả kinh tế khi mức thay đổi protein giữa các nghiệm thức trong thí nghiệm lớn.
Ví dụ: Xác định nhu cầu của cá hú theo phương pháp đường cong bậc hai
SGR (%/ngày) 1.0 1.5 2.0 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 Quadratic regr. Low er 95% Upper 95% Horizontal to max Horizontal to Low er 95% X.max =: 48.5% Xo= 29.3% X =35% Hàm lượng đạm (%)
Hình 5.6. Xác định nhu cầu chất đạm của cá hú theo phương pháp
đường cong bậc hai
Kết quả nhu cầu đạm cho tăng trưởng tối đa của cá hú giai đoạn giống nhỏ là X max = 48,5% và khoảng đạm thích hợp là 29,3-35%.(X0-X1).
Câu hỏi:
1. Tại sao nhu cầu protein của động vật thuỷ sản cao hơn động vật trên cạn? 2. Các yếu tốảnh hưởng đến nhu cầu protein của động vật thuỷ sản ?
3. Phương pháp đánh giá chất lượng của nguồn protein?
Tài liệu tham khảo chính:
1. D’Abramo, L.R., Conklin, D.E., Akiyama, D.M. (1997). Crustacean Nutrition. In Advances in World Aquaculture Volume 6. World Aquaculture Society.
2. Halver, J.E. and R. W. Hardy, 2002. Fish nutrition. The Third Edition. Academic Press, USA.
3. http://www.fao.org/DOCREP/005/Y1453E. Good Aquaculture Feed Manufacturing Practice Aquaculture Development.
4. Lê Thanh Hùng, 2000. Bài Giảng Dinh Dưỡng Và Thức Ăn thuỷ sản. Đại học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh.
5. New, M.B. 1987. Feed and feeding of fish and shrimp. A manual on the preparation and presentation of compound feeds for shrimp and fish in aquaculture. FAO. ADCP/REP/87/26, 275 pp.
6. Nutrient Reasearch Council (NRC). Nutrient Requirements of Fish. Washington, DC: National Acedemiy Press; 1993, 69pp.
7. Silva, D.S.S. ( 1994). Fish nutrition research in Asia. Procedings of the fifth Asian Fish nutrion worthshop. Asian Fisheries Society Special Publication No 9. 8. Tacon A.G.J., 1990. Standard Methods for the Nuitrition and Feeding of Farmed
Fish and Shrimp. Argent Laboratories Press Redmond, Washington U.S.A, 208pp. 9. Williams. K.C., Barlow, C.G., Rodgers, L., McMeniman, N., Johnston, W., 2000.
High performance grow-out pelleted feeds for cage culture of barramundi (Asian sea bass) Lates calcarifer. In: Cage Aquaculture in Asia (I.C. Liao & C.K. Lin, Eds.), pp.175-191. Asian Fisheries Society & WAS SE Asian Chapter, Taiwan.
CHƯƠNG VI: LIPID VÀ ACID BÉO TRONG THỨC ĂN THỦY SẢN 1. GIỚI THIỆU
Lipid là một trong những thành phần sinh hĩa cơ bản của động thực vật. Các thành phần của thức ăn thường được tập trung nghiên cứu là protein, lipid, glucid và một số vitamin. Trong đĩ lipid đĩng vai trị quan trọng như là nguồn cung cấp năng lượng (8- 9 kcal/gam) và các acid béo cần thiết cho quá trình sinh trưởng và phát triển của động vật thủy sản. Lipid trong thức ăn cũng đĩng vai trị như là chất vận chuyển vitamin tan trong dầu và sterols. Ngồi ra trong thành phần của lipid cĩ phosphollipid và sterol ester tham gia vào quá trình sinh tổng hợp màng tế bào
Với vai trị của lipid quan trọng như vậy, nên lipid hiện nay là một vấn đề đang được quan tâm nghiên cứu để nâng cao chất lượng thức ăn cho ĐVTS, Nhiều kết quả nghiên cứu về nhu cầu các acid béo của ĐVTS đã được cơng bố và ứng dụng vào thực tế sản xuất đem lại hiệu qủa cao. Nhiều nghiên cứu cho thấy lipid cĩ ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng của ĐVTS, đặc biệt là ở giai đoạn ấu trùng và giống. Ở giai đoạn nuơi vỗ thành thục thức ăn được bổ sung nguồn lipid thích hợp sẽ nâng cao sức sinh sản của ĐVTS cũng như chất lượng của giống
Lipid là một hợp chất hữu cơ cĩ chức năng và thành phần hĩa học khác nhau được ly trích từđộng và thực vật nhờ các dung mơi ether, chloroform, metanol... Sự phân chia các nhĩm lipid dựa trên tính chất vật lý hơn là cấu trúc hĩa học, hiện chưa cĩ sự thống nhất chung về hệ thống phân loại lipid. Mac Donald và ctv (1988) đã đưa ra một hệ thống phân loại lipid như sau:
Lipid
chứa glycerol khơng chứa glycerol
Phức tạp Đơn giản Phospholipids Glycolipids
Spingomyelins Lecithin Cephalin Glucolipid Galactolipid Dầu mỡ Cerebrosides
Sáp, Terpenes Prostagladins
Lipid cịn được chia thành hai nhĩm lớn là phân cực và khơng phân cực. Nhĩm phân cực cĩ thể hịa tan trong chloroform, trong khi nhĩm khơng phân cực (thường là phospholipid) hồ tan trong dung mơi là hexane. Nhĩm lipid khơng phân cực chủ yếu là nhĩm cung cấp năng lượng: triglyceride, các sterol ester , alkyldiacyl glycerol và sáp.
Nhĩm phân cực gồm chủ yếu là nhĩm phospholopid cĩ nhiệm vụ vì nĩ tham gia vào cấu trúc của tất cả các màng cơ bản và giữ vai trị quan trọng trong sự vận chuyển và hấp thụ lipid và tham gia vào các quá trình biến dưỡng trung gian trong cơ thể sinh vật: Phosphotidylserine (PS), Phosphotidylethanolamine (PE), Phosphatidylcholine (PC), Plasmalogens, Sphingomyaline, Cerebroside, Ganglioside,Phosphotidylinositol (PI)
-C—O—C-(CH2)R-CH3 -C—O—C-(CH2)R-CH3 -C—O—P-O-(CH2)R H H H H H O O O O Phospholipid -C—O—C-(CH2)R-CH3 -C—O—C-(CH2)R-CH3 -C—O—P-O-(CH2)R H H H H H O O O O -C—O—C-(CH2)R-CH3 -C—O—C-(CH2)R-CH3 -C—O—P-O-(CH2)R H H H H H O O O O O Phospholipid 2. CHỨC NĂNG CỦA CÁC LIPID 2.1. Cung cấp năng lượng
Lipid là nguồn dinh dưỡng cung cấp năng lượng tốt nhất cho ĐVTS, sự chia sẻ năng lượng từ protein của lipid được chứng minh trên nhiều lồi ĐVTS. Việc bổ sung lượng lipid thích hợp sẽ giảm nhu cầu protein. Triglyceride là thành phần chính và chủ yếu cung cấp nguyên liệu cho quá trình oxy hĩa tạo năng lượng ở ĐVTS. Năng lượng thức ăn khơng được sử dụng ngay mà thường được dự trữ dưới dạng glycogen và mỡ. Động vật thủy sản dự trữ lipid với lượng rất lớn ở gan, cơ, giáp xác ở gan tụy. Ngồi ra một số lồi cá dự trữ mỡ dưới dạng mơ mỡ bao quanh ruột như cá chép, rơ phi, tạo thành lá mỡ nhưở basa.
2.2. Hoạt hĩa và cấu thành enzyme
Lipid, đặc biệt là phospholipid cĩ khả năng hoạt hĩa enzyme. Ví dụ phosphattidyl choline cĩ khả năng hoạt hĩa enzyme glucose 6 phosphatase, Adenogentriphosphatase (ATPase). Lipid là thành phần chính của nhiều hormon là steroid. Ngồi ra một số PUFA acid béo cao phân tử khơng no (PUFA) là tiền thân của prostaglandin ở tơm cá,
prostaglandin là họ acid béo 5 mạch vịng, số lượng rất nhỏ, hoạt động giống như hormone.
2.3. Tham gia cấu trúc màng tế bào
Lipid phân cực hay phospholipid cĩ một vai trị rất quan trọng trong dinh dưỡng vì nĩ tham gia vào cấu trúc của tất cả các màng tế bào. Cấu trúc cơ bản của các màng tế bào này là hai lớp của những phân tử phosphoglyceride trong đĩ đuơi khơng phân cực xếp đối diện và chồng với đuơi kỵ nước của một phospholipids và chúng xếp ở giữa màng cơ bản, trong khi hai chiều ưa nước xếp ở mặt ngồi tạo nên hai bề mặt trong và ngồi của màng cơ bản. Trong màng cơ bản những đại phân tử protein sắp xếp xuyên qua màng cơ bản và liên quan đến khả năng vận chuyển những vật liệu qua màng.
2.4. Hỗ trợ hấp thụ các lipid khác
Phospholipid giữ vai trị quan trọng trong sự vận chuyển và hấp thụ lipid và tham gia vào các quá trình biến dưỡng trung gian trong cơ thể sinh vật. Phospholipid đĩng vai trị như chất nhũ tương hĩa giúp các acid béo, muối mật và các chất hịa tan trong chất béo gắn vào các hạt micelle nhỏ li ti. Nhờ đặc tính cĩ hai đầu phân cực: kỵ nước và hiếu nước, nên các phospholipid nằm bên ngồi các hạt micelle gắn các sản phẩm thủy phân của lipid vào. Sự vận chuyển các hạt micelle qua màng tế bào nhờ liên kết của các hạt micelle với hai lớp phospholipid của các màng cơ bản nên các sản phẩm thủy phân của lipid được đưa qua màng tế bào và hấp thụ vào hệ bạch huyết. Như vậy, phospholipd cĩ một vai trị quan trọng trong sự hấp thu chất béo.
2. 5. Vận chuyển các vitamin và một số chất khác
Lipid là dung mơi hịa tan các vitamin tan trong trong dầu như A, D, E, K và hydrocarbon. Do đĩ trong khi hấp thu và vận chuyển trong cơ thể lipid cũng mang theo các chất hịa tan trong lipid.
3. SỰ TIÊU HỐ VÀ HẤP THU LIPID 3.1. Sự tiêu hĩa và hấp thu 3.1. Sự tiêu hĩa và hấp thu
Đối với cá, gan giữ vai trị quan trọng trong tiêu hĩa lipid, gan tiết ra mật và dự trữ trong túi mật, khi thức ăn đến ruột thì mật được tiết vào ruột. Muối mật cĩ tác dụng nhũ tương hĩa chất béo và làm tăng bề mặt tiếp xúc của lipid với enzym tiêu hĩa.
Enzym tiêu hĩa lipid được tìm thấy ở tụy, manh tràng và ruột trước. Lipase phân giải triglyceride thành glycerol và các acid béo. Cĩ một số yếu tố kích thích hoạt lực Lipase bao gồm Ca2+, Peptidase nhưng quan trọng nhất là những muối mật. Những muối mật này cĩ tác dụng như một chất tẩy ---> làm gia tăng diện tích tiếp xúc của những chất béo từ đĩ làm gia tăng lực Lipase. Trong trường hợp những lipid phức tạp cịn cĩ thêm một lượng phosphoric acid và các bazơ. Các este của sterol được thủy phân tạo ra các acid béo và sterol tự do.
Những sản phẩm của quá trình tiêu hĩa dễ hịa tan trong nước như các acid béo ngắn và choline được trong nước nên được hấp thụ trực tiếp vào lớp mucosa ruột. Các acid béo cĩ chuỗi carbon dài và muối mật khơng hịa tan trong nước chúng liên kết tạo thành các hạt nhỏ micelle cĩ kích thước 50 - 100 A0 phân tán nhỏ trong nước. Những hạt micelle được hấp thu vào thành ruột qua các tế bào hấp thụ. Trong thành ruột những monoglyceride và các acid béo chuỗi carbon dài trên 14 đơn vị được tái tổng hợp thành triglycerides.
Các triglyceride tái tổng hợp cùng một lượng nhỏ phospholipid và các cholesterol tự do qua thành ruột được vận chuyển trong hệ mao mạch ở dạng liên kết với các phân tử protein tạo nên phức hệ lipoprotein cĩ kích thước nhỏ bé, thường được gọi là những chylomicron. Các phức hệ chylomicrons được hấp thu qua hệ mao mạch sau đĩ đến gan và các cơ quan như cơđể biến dưỡng tạo năng lượng cho hoạt động hay đến các cơ quan dự trữ như màng treo ruột hay gan.
Đối vối giáp xác, cĩ cả hai enzym tiêu hĩa lipid là lipase và esterase. Đối với enzime phân giải chất béo ở Astacas là esterase cĩ tác động mạnh trên những ester của acid béo bậc thấp hoặc những alcohol. Ngược lại ở tơm hùm, enzime phân giải chất mỡ là lipase vì nĩ tác động lên mỡ mạnh hơn những ester. Nhưng trong cùng một lồi cĩ khi enzime phân giải chất mỡ là esterase nhưng cũng cĩ lipase nhưở tơm sú .
Triglycerides
Glycerol Acid béo
Tụy tạng Mu i Lipase Gan H P THU
Hình 6.1 Sơđồ tác dụng của các enzyme lên sự tiêu hĩa lipid (triglycerides) (Theo Moreau,1988)
3.2. Hệ số tiêu hĩa lipid trong thức ăn
Chất lượng của lipid được đánh giá dựa vào thành phần và hàm lượng acid béo trong thức ăn. Lipid trong thức ăn cĩ độ tiêu hĩa cao trung bình 85% - 90%. Độ tiêu hĩa lipid thay đổi theo nhiều yếu tố. Trước hết là tính chất của acid béo cấu tạo nên lipid đĩ và tỉ lệ của lipid trong thức ăn.
Teshima và Kazanawa (1983) cho biết tơm P. japonicus cĩ khả năng tiêu hĩa 80% lipid từ thức ăn cĩ hàm lượng lipid 8% với các loại lipid: dầu động thực vật, palmitic acid, tripalmitin và lecithin từ trứng. Triglycerol trong dầu đậu nành, dầu cá, dầu mực được tiêu hĩa dễ dàng 96,1- 98% đối với tơm sú giống (Merican và Shim, 1995). Tuy nhiên độ tiêu hĩa giữa các nhĩm acid béo cũng khác nhau, khả năng tiêu hĩa những lipid cĩ hàm lượng acid béo no cao thì kém hơn lipid hàm lượng acid béo khơng no mạch dài. Khả năng tiêu hĩa của mỗi loại acid béo chịu ảnh hưởng bởi hàm lượng acid béo khác trong lipid (Harrison, 1990). Ở tơm sú, nhĩm dầu cá biển được tiêu hĩa 91-100%, trong khi nhĩm dầu đậu nành được tiêu hĩa 78-95% và dầu cọ được tơm tiêu hĩa kém nhất 63- 93%.
Các thành phần khác trong thức ăn cũng ảnh hưởng đến độ tiêu hĩa lipid. Thức ăn cĩ nhiều chất xơ sẽ làm giảm độ tiêu hĩa, hay lượng lipid trong thức ăn tăng lên quá cao và số lượng thức ăn tăng lên cĩ tác dụng giảm khả năng tiêu hĩa của lipid. Ngồi ra nhiệt độ cĩ ảnh hưởng đến độ tiêu hĩa của lipid.
4. NHU CẦU LIPID CỦA ĐỘNG VẬT THỦY SẢN
Nhu cầu lipid của động vật thủy sản được xác định dựa vào nhu cầu về năng lượng, yêu cầu về acid béo cần thiết, nhu cầu về phospholipid và cholesterol và đặc điểm sống và dự trữ lipid của lồi. Tơm cá cĩ nhu cầu năng lượng thấp hơn động vật trên cạn và cĩ thể sử dụng protein để làm năng lượng. Kết quả nghiên cứu về nhu cầu lipid trong thức ăn cho giáp xác cho thấy tỷ lệ sống và sinh trưởng của tơm đạt cao nhất là 5-8%. Đối với cá, hàm lượng lipid thay đổi tùy theo lồi, tuy nhiên mức đề nghị từ 6-10%.
Bảng 5.1. Mức sử dụng tối đa lipid trong thức ăn trên một số lồi cá
Giống lồi % lipid thức ăn Giống lồi % lipid thức ăn Chép Rơ phi Cá trơn Mỹ Cá trê phi Cá tra 12-15 < 10 7-10 7-10 4-8 Cá hồi Cá chẽm Cá mú Cá vền biển Cá bơn Atlantic 18-20 13-18 13-14 12-15 <15
Ngồi ra nhu cầu này phụ thuộc rất lớn vào hàm lượng và chất lượng protein, hàm lượng và chất lượng của nguồn cung cấp năng lượng khác, và ngay cả chất lượng của dầu. Tỉ lệ protein và lipid được đề nghị cho tơm cá là 6-7:1
Khối lượng cá sau thí nghiệm (g) 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0 5 10 15 20
Hàm lượng Lipid trong thức ăn (%)
Hình 6.2 : Nhu cầu chất béo của cá mú (Epinephelus fuscogatus)
Đối với tơm biển thì nguồn dầu cá biển, dầu mực, dầu nhuyễn thể sẽ tốt hơn là nguồn dầu bắp, dầu đậu nành. Đối với tơm P. japonicus tốc độ sinh trưởng sẽ gia tăng khi bổ sung 4% dầu cá trích hay dầu hầu (Guary và ctv, 1976), trong khi đĩ ở tơm P. serratus
là 4% dầu cá tuyết (Martin, 1980). Khi hàm lượng lipid quá cao làm ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của tơm, (D’Abrano, 1997) cho biết cĩ mối tương quan chặt giữa hàm lượng lipid trong thức ăn và lipid trong ruột, khi hàm lượng lipid trong thức ăn quá cao, dẫn tới hàm lượng lipid trong ruột tăng và làm giảm khả năng trao đổi chất của giáp xác, từ đĩ ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng.
Bảng 5.2: Nhu cầu lipid của một số lồi tơm
Lồi Nguồn lipid Mức lipid Mức tốt nhất Tác giả
Homarus
americanus Dầu gan cá 1, 5, 10, 15 5% Castell Covey (1975) và
Procambarus
acutus Dầu cá 0,3, 6, 9, 12, 15 9% mức lipid cao hoặc hơn Davis và Robinson (1986) He Nhật bản Dầu gan cá + Dầu đậu nành 3, 6, 9, 12 6% Deshimaru ctv (1979) và Tơm càng
xanh Ddầầu bu gan cá và ắp (1:1) 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12 6% Sheen và D’ Abramo (1991) Tơm sú Dầu mực, dầu
cá - 6-7.5 Abramo (1997)
5. ACID BÉO (FATTY ACID)
Sự khác biệt giữa các loại lipid là thành phần và tỉ lệ các acid béo.Trong tự nhiên cĩ khoảng hơn 100 acid béo, các acid béo khác nhau về độ dài và mức độ khơng no. Acid béo tồn tại rất ít ở trạng thái tự do hoặc izonized gọi là acylate, cịn lại phần lớn là trạng thái ester hĩa như kết hợp của các loại lipid.
O
HO—C-(CH2)R-CH3 Saturated fatty acid
HO—C-(CHO 2)R-CH=CH-(CH2)7-CH3
Monounsaturated fatty acid