1.8.1. Phân loại
Cá hồi vân (loài cá di nhập vào nước ta hiện đang nuôi tại Sapa, Lào Cai) tên tiếng Anh Rainbow trout, và tên khoa học Onchorhynchus mykiss.
Hình 1.8.1. Cá hồi vân
Bộ: Salmoniformes Họ: Salmonidae Giống: Oncorhynchus Lồi: O.mykiss
1.8.2. Tình hình ni cá hồi tại trên thế giới và Việt Nam 1.8.2.1. Tình hình ni cá hồi vân trên thế giới 1.8.2.1. Tình hình ni cá hồi vân trên thế giới
Sản lượng cá hồi tăng mạnh từ những năm 1950 khi chủ động sản xuất được thức ăn. Cá được di nhập và nuôi ở nhiều nước châu Âu từ những năm 1980. Theo thống kê của FAO năm 2020, hiện có 64 quốc gia trên thế giới nuôi cá hồi, sản lượng cá hồi ước tính đạt 3.8 triệu tấn. Những quốc gia và khu vực đóng góp sản lượng lớn trên thế giới: châu Âu; Bắc Mỹ; Chi Lê; Nhật Bản; và Úc.
1.8.2.2. Tình hình ni cá hồi vân tại Việt Nam
Cá Hồi lần đầu tiên được Viện Nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 1 đưa vào nuôi thử nghiệm tại miền Bắc Việt Nam năm 2005 trong khuôn khổ dự án do chính phủ Phần Lan tài trợ, phối hợp với Trung tâm Khuyến ngư quốc gia - Bộ Thủy Sản (nay là Bộ Nông nghiệp và phát triển nơng thơn) triển khai. Theo đó, năm 2005 Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản 1 đã nhập 50.000 trứng cá Hồi ở giai đoạn điểm mắt từ Phần Lan để thử nghiệm tại Trung tâm Nghiên cứu Thủy sản nước lạnh Sa Pa - Lào Cai.
Trong điều kiện nhiệt độ nước 8-120C, trứng nở với tỷ lệ 95%. Sau 2 năm nuôi thử nghiệm, cá Hồi thương phẩm lần đầu tiên được sản xuất thành công tại Việt Nam. Đến nay cá Hồi đã được nuôi phổ biến ở 14 tỉnh trên cả nước là những nơi có nguồn nước lạnh. Sản lượng cá Hồi thương phẩm hàng năm ước đạt 3720 tấn vào năm 2020 (Tổng cục thủy sản - Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn).Trong tương lai, diện tích cũng như quy mơ ni cá hồi sẽ được tăng lên tại các vùng sinh thái có điều kiện phù hợp cùng với nhu cầu ngày càng cao của thị trường tiêu thụ trong nước.
1.8.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chăn nuôi cá hồi 1.8.3.1. Nhiệt độ 1.8.3.1. Nhiệt độ
Cá hồi vân có nhiều nhóm, các nhóm có đặc điểm sinh sống khác nhau. Nhóm cá hồi sinh trưởng và phát triển trong thuỷ vực nước ngọt (sơng & hồ), nhóm sống ngồi biển. Lồi cá được thuần hố và nuôi thành công sớm nhất trong các thuỷ vực nước ngọt có tên cá hồi vân “Rainbow trout”. Nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng của cá hồi vân trong khoảng 180C và không vượt quá 220C [86]. Khi nhiệt độ dao động trong khoảng từ 250C tới 270C cá giảm hoặc bỏ ăn và tỷ lệ chết cao [86]. Gibson cho rằng nên giảm khẩu phần ăn của cá khi nhiệt độ vượt quá 180C [87]. Như vậy đối với nước ta, những tiểu vùng như Sapa, Đà Lạt, Tây Nguyên có dải nhiệt độ phù hợp với cá hồi vân.
1.8.3.2. Nồng độ oxy hoà tan, muối, pH
Nhu cầu về oxy hoà tan trong nước của Cá hồi vân khá cao. Theo tác giả Bromage & Shepherd, cần duy trì hàm lượng oxy hồ tan cho ni cá hồi vân trên 5mg/l (5ppm.) [88]. Khi nhiệt độ tăng thì hàm lượng oxy trong nước giảm gây stress cho cá hồi trong các tháng mùa hè của vùng Tây Úc (trên 200C). Stress này được khắc phục khi cung cấp thêm hàm lượng oxy trong nước. Gibson cho rằng khi hàm lượng oxy thấp dưới 7mg/l (7ppm.) cá hồi sẽ giảm về tốc độ sinh trưởng mặc dù cho ăn tối đa [87]. Bromage & Shepherd cho rằng các trang trại ni cá hồi rất cần có nguồn cấp nước tốt đảm bảo đủ hàm lượng oxy trong nước [88]. Như vậy, hàm lượng ô xy hồ tan trong nước đóng vai trị quyết định đến sinh trưởng của cá hồi vân.
Cá hồi vân có thể chịu được giải nồng độ muối cao tới 35ppt (g/lít). Cá hồi có thể di cư ra biển để sinh sống và tới khi cá thành thục di cư vào nước ngọt để sinh sản [88]. Tác giả cho rằng cá hồi giai đoạn 6 tháng tuổi đến 2 năm có thể ni hồn tồn
cá hồi vân đều dùng nước ngọt. Do vậy, nghiên cứu của đề tài sẽ tập trung thăm dò khả năng sinh trưởng và sinh sản trong một môi trường nước ngọt.
Bromage & Shepherd và Sedgwick cho rằng giải pH phù hợp cho cá hồi sinh trưởng tốt dao động trong khoảng 6,4 đến 8,4 nhưng thích hợp nhất trong khoảng 7,0 đến 7,5 [86; 88]. Trong trường hợp pH và hàm lượng amonia cao sẽ gây nguy hiểm cho cá hồi.
1.8.3.3. Nhu cầu dinh dưỡng và thức ăn của cá hồi vân
Trong tự nhiên, thức ăn cá hồi giai đoạn nhỏ thường là ấu trùng, giáp xác nhỏ, động vật phù du. Cá hồi giai đoạn trưởng thành thường ăn giáp xác (ốc, trai...), côn trùng và cả cá con. Cá hồi vân được xếp vào loài ăn động vật và có thể gây ảnh hưởng đến các lồi thuỷ sản khác trong thuỷ vực.
1.8.3.4. Nhu cầu protein
Với cá hồi vân, giai đoạn cá hương, nhu cầu về protein từ 45-50%. Nhu cầu về protein giai đoạn cá giống và cá thương phẩm từ 42-48% [89]. Nhưng theo tác giả [90] cho rằng nhu cầu protein của cá hồi vân ở giai đoạn cá hương và giống là 50%, với cá thương phẩm thì nhu cầu protein dao động từ 38-45%. Tuy nhiên, trong thực tế thức ăn công nghiệp sử dụng cho cá hồi vân tại Việt Nam thường chứa hàm lượng protein dao động từ 42-48% tùy theo giai đoạn phát triển của cá [89; 92].
1.8.3.5. Nhu cầu về lipid acid béo
Lipid là thành phần quan trọng trong thức ăn của cá. Lipid giúp cung cấp năng lượng cao cho cá và là dung mơi để hịa tan một số vitamin. Các nghiên cứu đã khẳng định lipid có ảnh hưởng tốt đến sinh trưởng và hiệu quả sử dụng thức ăn của nhiều loài cá [93]. Nếu protein ở mức 38% và hàm lượng dầu ở mức 25-45% thì cá sử dụng protein và chuyển hóa thức ăn tốt nhất ở mức dầu cao nhất [94]. Tác giả cũng cho biết khi tăng hàm lượng lipid trong thức ăn từ 9-11% (48% protein) lên 17-18% lipid và protein là 44-45% dùng cho cá có khối lượng từ 5g trở lên sẽ cải thiện được sức sinh trưởng. Đối với cỡ cá 250-500g, khi tăng hàm lượng lipid trong thức ăn thì sẽ giảm hàm lượng protein. Steffens khi thí nghiệm ở 2 mức lipid là 12% và 24% (dầu cá trích) với 3 mức protein tương ứng là 30%, 43% và 52% [93]. Kết quả cho thấy, khơng có sự khác biệt về tốc độ tăng trưởng giữa 2 công thức (24% lipid & 43% protein) và (24% lipid & 52% protein). Nhưng ở lơ thí nghiệm (12% lipid & 30% protein) thì tốc độ tăng trưởng của cá chậm hơn đáng kể. Ở thí nghiệm khác tác giả cho biết cá hồi vân có
tốc độ tăng trưởng tốt nhất khi thức ăn có chứa 47% protein và 15% lipid (4,5% lipid từ động vật máu nóng và 4,5% lipid là dầu đỗ tương). Trong thực tế, hàm lượng lipid trong thức ăn của cá hồi vân dao động từ 16-24%, tùy theo giai đoạn phát triển của cá [89].
1.8.3.6. Nhu cầu vitamin và khoáng chất
McLaren cho rằng vitamin là dinh dưỡng đầu tiên cần thiết trong thức ăn của cá hồi vân [95]. Halver khi thực hiện các nghiên cứu về thức ăn đã khẳng định rằng thiamine, riboflavin, pyridoxine, pantothenic acid, niacin, inositol, folic acid, biotin and choline là những vitamin cần thiết cho cá hồi vân [96]. Trong những vitamin hoà tan trong dầu (Vitamin A, D, E & K), các nghiên cứu chỉ tập trung về nhu cầu vitamin E của cá hồi vân. Nhu cầu các vitamin của cá hồi vân được các tác giả thể hiện trong bảng 1.8.1.
Bảng 1.8. 1. Nhu cầu một số vitamin của cá hồi vân
TT Vitamin
Số lượng vitamin trong 1kg thức ăn
Liều lượng Nguồn Hardy, R.W
(2002) 1 Thiamine (B1) 10-20 mg Steffens (1989) R 2 Riboflavin (B2) 20-35 mg Nt 4 3 Pyridoxin (B6) 10-20 mg nt 3 4 Pantothenic acid (B5) 50-60 mg nt 20 mg 5 Niacin (B3) 50-200 mg nt 10 mg 6 Biotin (H) 0,35-1,35 mg nt 0,15 mg 7 Folic acids (B9) 5-15 mg nt 1 mg 9 Choline 50-100 mg Rumsey (1991) 1000 mg 11 Vitamin C 200-400 mg nt 500 mg
12 Vitamin D 1600-2400 IU Barnett et al. (1982) 2400 IU
13 Vitamin E 20-30 mg * Steffens (1989) 50 IU
14 Vitamin K 10-40 mg nt R
15 Vitamin A 2500 IU nt 2500 IU
Chú thích: R- Vitamine cần thiết nhưng chưa xác định được nhu cầu cụ thể
Hardy cho rằng nhu cầu về khoáng chất của cá hồi vân tương tự như các động vật khác [89]. Hàm lượng khoáng chất từ môi trường nước, trừ phosphorus và iodine là
khơng có hoặc khơng đủ lớn so với nhu cầu của cá hồi. Hardy đã đề xuất nhu cầu về khoáng chất của cá hồi được trình bày ở bảng 1.8.2
Bảng 1.8. 2. Nhu cầu một số khoáng chất của cá hồi vân
(g/kg khoáng chất) Vi lượng Đơn vị Thành phần Iron (FeSO4.7H2O) Ppm 40000 Manganese MnSO4 Ppm 10000 Copper (CuSO4.5H2O) Ppm 4000 Zinc (ZnSO4.7H2O ) Ppm 40000 Iodine (KIO3 hoặc C2H8N2. 2HI) Ppm 1800
Cobalt Ppm 20
Selenium Ppm 200
1.8.3.7. Nhu cầu carotenoids
Rất ít cơng trình nghiên cứu nào cơng bố chính thức sự cần thiết bổ sung sắc tố carotenoids trong thức ăn cho cá hồi vân. Christiansen [97] cho biết sắc tố carotenoids rất cần thiết cho cá hồi Atlantic (Atlantic salmon) đặc biệt là sắc tố Canthaxanthin rất cần thiết trong thức ăn cho cá bố mẹ để đảm bảo sự phát triển tốt cho cá giai đoạn giống. Cá hồi hương Atlantic sinh ra từ đàn cá bố mẹ được bổ sung Canthaxanthin trong thức ăn có tỷ lệ sống cao.
1.8.3.8. Phát triển thức ăn cho cá hồi ở Việt Nam
Trên cơ sở tham khảo các kết quả nghiên cứu ngoài nước và phân tích thành phần dinh dưỡng của thức ăn nhập ngoại, Viện nghiên cứu Nuôi trồng thủy sản đã phát triển thức ăn cho cá hồi từ các nguyên liệu sẵn có trong nước và sản xuất trên máy ép đùn 300kg/h của Viện Nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 1 [98].
Bảng 1.8.3. Công thức thức ăn cho cá hồi giai đoạn nuôi thương phẩm
Nguyên liệu Thành phần (%) Protein (%) Lipid (%)
Đậu tương Ấn Độ (44%/3,4%) 1,5 0,66 0,05 Bột cá (60%/ 6,5% ) 60,0 36,0 3, Bột mì (12%/1,7%) 4,0 0,48 0,07 Gluten ngô (60%/0,5%) 8,5 5,1 0,03 Vitamin hỗn hợp (F1 0,40 0 Hỗn hợp khoáng (F2) 0,25 0 0
Chất chống ơ xy hố 0,01 0 0
Chất chống mốc 0,10 0 0
Decanxi Phosphate (27%) 1,0 0
Bột sắn (2%/1%) 4,2 0,08 0
Dầu gan mực 20,0 0 20,0
Thành phần dinh dưỡng của thức ăn sản xuất (tính theo vật chất khơ) Trung bình ± SD
Độ ẩm (%) 13,3 ± 0,2 Tro (%) 12,7 ± 0,1
Protein (%) 42,3 ± 0,6 Chất xơ (%) 4,7 ± 0,2
Lipid (%) 23,9 ± 0,5
Trong giai đoạn từ 2011-2013, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản 1 đã triển khai đề tài “Nghiên cứu ứng dụng enzyme để sản xuất thức ăn nuôi cá hồi và cá tầm”.
Thức ăn cho cá hồi có bổ sung enzym với hàm lượng protein/lipid là 42/20 mang lại tỷ lệ sống lớn hơn 92%, tốc độ tăng trưởng 5,9 g/con/ngày và FCR nhỏ hơn 1,4. Đề tài cũng đã phối hợp triển khai sản xuất thức ăn tại Trung tâm Tư vấn thiết kế và chuyển giao công nghệ thủy sản - Viện Nghiên cứu Nuôi trồng thủy sản 1 và nhà máy chế biến thức ăn chăn nuôi Kinh Bắc với tổng sản lượng là 28.157 kg. Thức ăn đảm bảo được yêu cầu về chất lượng dinh dưỡng cũng như cảm quan của viên thức ăn và được thử nghiệm tại các tỉnh Lai Châu, Lào Cai, Sơn La. Mơ hình sản xuất thức ăn cho cá hồi và cá tầm mang lại hiệu quả kinh tế cho đơn vị sản xuất là từ 500-1500VNđ/kg thức ăn. Giá thành thức ăn là 35.000 VNđ/kg thức ăn cá hồi rẻ hơn so với giá của thức ăn nhập ngoại (tại thời điểm nghiên cứu là >40.000VNđ/kg thức ăn) [99].
1.8.4. Nghiên cứu bổ sung canthaxanthin vào thức ăn thủy sản ở Việt Nam
Nghiên cứu của Trình Mai Duy Lưu và cộng sự đã xác định được ba chủng vi khuẩn có khả năng tổng hợp canthaxanthin, tuy nhiên mới dừng ở mức độ phịng thí nghiệm [100].
Ở Việt Nam, có rất ít nghiên cứu về việc bổ sung canthaxanthin vào thức ăn trong nuôi trồng thủy sản. Năm 2011-2013, Viện Nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 1 đã tiến hành bổ sung các sắc tố astaxanthin và canthaxanthin đến màu sắc cơ thịt cá hồi vân. Kết quả cho thấy, việc sử dụng các loại thức ăn với tỷ lệ khác nhau về sắc tố astaxanthin và cantaxanthin không cho thấy sự khác biệt nào về khối lượng cá tăng lên và tỷ lệ sống. Thức ăn bổ sung tỷ lệ astaxanthin/cantaxanthin là 40/40 mg cho hiệu quả
CHƯƠNG II: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên vật liệu
2.1.1. Nguyên vật liệu nghiên cứu lên men canthaxanthin từ vi khuẩn ưa mặn
Vi sinh vật
Chủng Paracoccus carotinifaciens VTP20181 được sàng lọc, tuyển chọn bởi
Bộ môn Công nghệ Enzyme - Viện Cơng nghiệp Thực phẩm.
Mơi trường thí nghiệm
Mơi trường giữ giống và phân lập: Marine Broth, Marine agar Môi trường cơ bản: Nutrition Broth 01-Merck
2.1.2. Nguyên vật liệu nghiên cứu chiết xuất canthaxanthin sau lên men
- Canthaxanthin chuẩn: hãng TRC Canada - Ethanol thực phẩm 96% (Việt Nam) - Urê công nghiệp 98% (Việt Nam)
- Glycerol Monostearate: thường được gọi là GMS, là một monoglyceride thường được sử dụng làm chất nhũ hóa trong thực phẩm. Nó có dạng bột mịn, khơng mùi và vị ngọt có tính hút ẩm. Về mặt hóa học, nó là este glycerol của axit stearic.
- Na2SO4 (Việt Nam): Dùng để làm khan nước - Nước cất 2 lần
2.1.3. Nguyên vật liệu nghiên cứu tổng hợp liposome
Dung môi metanol (MeOH), axeton, n-hexan, diclometan, tetrahydrofuran (THF), 2-propanol và axetonitril được mua từ Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, Hoa Kỳ). Chất chuẩn canthaxanthin được mua từ TRC Canada; lecithin đậu nành – Australia.
2.2. Thiết bị máy móc
2.2.1. Thiết bị nghiên cứu lên men canthaxanthin từ vi khuẩn ưa mặn
- Thiết bị lên men BioFlo 510 SIP Bench, Mỹ - Thiết bị ly tâm bán liên tục CEPA Z61, Đức - Thiết bị lên men 3l: Marubishi-Nhật
- Thiết bị lên men 500l: Marubishi-Nhật
- Thiết bị ly tâm lọc: Maximizer 41 Green, WaterSep, Bioseparations, Mỹ - Các thiết bị thơng dụng trong phịng thí nghiệm: tủ cấy, tủ ni, máy lắc, tủ sấy…
2.2.2. Thiết bị nghiên cứu chiết xuất canthaxanthin sau lên men
- Máy cô quay chân không: Buchi Rotavapor R - 210 - Thiết bị phát siêu âm UP200St - Hielscher – Đức
- Bản sắc ký lớp mỏng silicagel Merck 60 F254 dày 0.2 mm - Bình triển khai bản mỏng
- Tủ sấy, máy sấy - Máy hiện UV-Vis - Tủ hút
- Bơm hút chân không HBS 2RS-0.5 – Việt Nam - Máy sắc ký lỏng cao áp HPLC
2.2.3. Thiết bị nghiên cứu tổng hợp liposome
- Máy cô quay chân không: Buchi Rotavapor R - 210 - Bơm hút chân không
- Máy đùn mini màng polycác bonate 100nm
- Máy đo kích thước hạt nano SZ-100 (Horiba, Nhật Bản) - Máy phân tích thế zeta (Horiba, Nhật Bản)
- Máy đo màu DSM SalmoFan (Kaiseraugst, Thụy Sĩ)
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp lên men canthaxanthin từ vi khuẩn ưa mặn 2.3.1.1. Phương pháp định lượng sinh khối vi sinh vật 2.3.1.1. Phương pháp định lượng sinh khối vi sinh vật
Hàm lượng sinh khối của vi sinh vật được xác định theo phương pháp của Mira de Orduna [101].
Tiến hành: 10ml môi trường chứa vi sinh vật được ly tâm thu sinh khối tại điều kiện 5000 rpm/min/10 phút. Sinh khối thu được được rửa bằng nước cất với thể tích dịch 10ml/2 lần. Sinh khối sau đó được sấy đến trọng lượng không đổi tại 1050C. Trọng lượng sinh khối vi sinh vật (g sinh khối khơ/l) được tính qua sự chênh lệch khối lượng của cốc đựng trước và sau khi sấy.
2.3.1.2. Phương pháp xác định hàm lượng canthaxanthin
Hàm lượng canthaxanthin tổng số được xác định theo phương pháp của Dan Qiu [102].
250ml chloroform, đưa vào máy ly tâm, thu được dịch trích ly sơ bộ (dung dịch A). Lấy 5ml dung dịch A cô quay chân không ở 550C/150mmHg, thu cặn, hòa tan cặn bằng: 0.5ml ethanol, 0.5ml chloroform và 99ml cyclohexane thu dung dịch phân tích (dung dịch B) (xem hình 2.3.1)
Hình 2.3.1. Quy trình xử lý mẫu xác định hàm lượng canthaxanthin
Dung dịch B