Xây dựng cơng thức thức ăn (CTTA) là thiết lập khẩu phần cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng cho vật ni, cĩ giá thành hợp lý và thân thiện với mơi trường. Do vậy việc xây dựng CTTA khơng chỉ chú trọng vào thành phần hĩa học của thức ăn mà cịn phải chú ý đến các đặc tính lý học, cảm quan, chi phí của thức ăn. CTTA cho nuơi thủy sản ở qui mơ cơng nghiệp cần được thiết lập trên cơ sở nhu cầu dinh dưỡng của cá như nhu cầu protein tối ưu, mức năng lượng, acid amin và acid béo thiết yếu, vitamin và khống chất [41, 72, 112]. Vấn đề cơ bản trong việc thiết lập CTTA cho vật nuơi thủy sản là xác định các thành phần nguyên vật liệu sao cho đạt được cân bằng dưỡng chất nhằm nâng cao mức tăng trọng, sinh sản, sức khỏe vật ni ở một mức chi phí chấp nhận được [34, 41]. New (1987) đưa ra ba tiêu chí cơ bản trong việc lựa chọn nguyên liệu xây dựng CTTA là:
Loại và chất lượng nguyên liệu phải phù hợp cho đối tượng nuơi. Nguyên liệu sẵn cĩ và dễ kiếm.
Giá thành rẻ.
Wilson (1994) cho rằng khi cĩ đủ các thơng tin về nhu cầu dinh dưỡng của đối tượng ni thì CTTA cĩ thể được xây dựng trên cơ sở giá thành thấp nhất. De Silva & Anderson (1995) cho rằng việc thành lập CTTA khơng hề đơn giản, đây là quá trình lựa chọn các nguyên liệu thích hợp, phối trộn để tạo ra thức ăn đáp ứng nhu cầu dưỡng chất thiết yếu. Khơng thể chỉ dùng một loại nguyên liệu để sản xuất ra một loại thức ăn thỏa mãn các tiêu chí về dinh dưỡng của vật ni. Do vậy tổ hợp khẩu phần thức ăn là lựa chọn các loại nguyên liệu khác nhau theo một tỉ lệ thích hợp sao cho đạt được các mục tiêu về cân bằng dưỡng chất, cĩ khả năng tạo viên, ngon, dễ bảo quản và giá thành phù hợp. Nhìn chung việc thiết lập CTTA dựa vào một số các tiêu chí sau [41, 115]:
Phù hợp với tập tính ăn của đối tượng ni.
Nguyên liệu sẵn cĩ, giá thành rẻ và thành phần dưỡng chất của nguyên liệu phù hợp cho việc thiết lập khẩu phần thức ăn.
Khả năng tiêu hĩa của vật ni đối với nguyên liệu làm thức ăn. Nguồn thức ăn tự nhiên mà đối tượng ni cĩ thể sử dụng. Mức độ chấp nhận của thị trường tiêu thụ.
Yêu cầu về phụ gia thức ăn.
Các dạng, loại thức ăn cần chế biến.
Việc xây dựng CTTA cĩ ý nghĩa quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng thức ăn, hiệu quả nuơi và tác động tới mơi trường nuơi. Do vậy xây dựng được CTTA tối ưu sẽ gĩp phần trong việc tạo ra thức ăn đạt chất lượng và nâng cao hiệu quả nuơi. Một số các phương pháp được sử dụng trong việc thiết lập CTTA cho vật nuơi như sau [10, 28, 37, 41, 44, 55, 64]:
-Phương pháp hình vng Pearson: Hay cịn gọi là phương pháp đường chéo, đây là phương pháp đơn giản, dễ thực hiện và thuận lợi cho việc cân bằng nhu cầu protein trong khẩu phần. Tuy nhiên phương pháp này cĩ một số hạn chế như chỉ áp dụng cho hai loại nguyên liệu trong khẩu phần và ít quan tâm đến các thành phần dưỡng chất khác như vitamin, khống ...
- Phương pháp Pearson mở rộng: Phương pháp này sử dụng phương trình
đại số đơn giản để cân bằng protein, năng lượng và cĩ thể áp dụng với nhiều hơn hai loại nguyên liệu trong CTTA.
- Phương pháp thử và sai: Đây là phương pháp phổ biến và thường được sử
dụng trong sản xuất thức ăn gia cầm. Người sử dụng cĩ thể dùng các phần mềm như Excel, Lotus 123, Quatro pro để tính tốn, thử nghiệm cho đến khi đạt được các nhu cầu về dinh dưỡng. Phương pháp này cĩ thuận lợi là người sử dụng cĩ thể điều chỉnh các tỉ lệ nguyên liệu để đạt được các yêu cầu về dưỡng chất. Tuy
nhiên nhược điểm cố hữu của phương pháp này là tốn nhiều cơng sức, thời gian để thiết lập được CTTA thỏa mãn các tiêu chí đề ra.
- Phương pháp qui hoạch tuyến tính: Phương pháp qui hoạch tuyến tính
(LP) thường được sử dụng trong việc thiết lập CTTA với giá thành nhỏ nhất dựa trên cơ sở sử dụng hệ các phương trình đại số tuyến tính. Mơ hình tuyến tính chuẩn ở dạng ma trận của LP cĩ thể được mơ tả như sau:
n j CjXj C n j , 1,2,3.......... min 1 min = ∑ = = , ; 1 ij j i n j a x ≥ b ∑ = 1 1 = ∑ = j n j x , xj ≥ 0 Trong đĩ:
C: Chi phí ngun liệu trong cơng thức thức ăn
Cj: Đơn giá hoặc chi phí tính cho một đơn vị nguyên liệu thứ j, Xj : Số lượng nguyên liệu thứ j trong cơng thức thức ăn
aij: Hàm lượng dưỡng chất thứ i của nguyên liệu thứ j bi : Nhu cầu dưỡng chất thứ i trong khẩu phần.
Với phương pháp LP, cĩ thể giới hạn số lượng sử dụng của từng nguyên liệu ở các mức lớn nhất và nhỏ nhất trong việc tổ hợp CTTA và cĩ thể thiết lập được CTTA cĩ giá thành rẻ nhất, tuy nhiên nếu chỉ xét về vấn đề giá thành thì mặt hạn chế là chỉ tập trung vào khía cạnh giá thành của các loại nguyên liệu và khơng quan tâm đến đặc tính chức năng của từng nguyên liệu trong CTTA. Ngồi ra, việc sử dụng CTTA cĩ giá thành rẻ nhất thường chỉ phù hợp với những các cơ sở sản xuất lớn với nhiều sự lựa chọn của nguyên liệu.
- Sử dụng các phần mềm chuyên dụng: CTTA được viết trên các phần mềm
khác nhau, trong đĩ phương pháp qui hoạch tuyến tính (LP) nhìn chung được sử dụng ở các mức độ tinh xảo khác nhau và hiện cĩ rất nhiều phần mềm thương mại sử dụng phương pháp này để xây dựng CTTA và cung cấp trên thị trường.
Vấn đề lựa chọn phần mềm thích hợp để sử dụng phụ thuộc vào tính năng cĩ thể bổ sung hoặc thay thế các dữ liệu cũng như các tham số về dinh dưỡng và cơng nghệ. Việc phát triển theo hướng phân tích bề mặt bậc hai kết hợp với các đường cong đáp ứng dưỡng chất được xem là phương án tốt hơn là sử dụng phương án LP chỉ dựa vào thành phần dưỡng chất của nguyên liệu để xây dựng CTTA. Các phần mềm xây dựng CTTA rất tiện lợi, tiết kiệm cơng sức, thời gian và thường được các nhà sản xuất lựa chọn do phải xây dựng CTTA trên cơ sở nhiều loại nguyên liệu, tạo được thức ăn cĩ giá thành rẻ nhất, hạn chế sai sĩt của con người trong việc tính tốn và thực hiện. Tuy nhiên, Kausik (2000), Afolayan & cộng sự (2008) cho rằng sẽ dễ gây ra nhầm lẫn và làm giảm hiệu quả, chất lượng của thức ăn nếu người sử dụng các phần mềm để tổ hợp CTTA khơng cĩ kiến thức về dinh dưỡng, cơng nghệ sản xuất thức ăn cho đối tượng vật nuơi.
Nhìn chung CTTA vật ni thủy sản thường được thiết lập trên cơ sở kinh nghiệm, tính tốn thành phần, tỉ lệ ngun liệu theo phương pháp Pearson, “thử và sai” hoặc sử dụng các phần mềm tin học chuyên dụng trên cơ sở phương pháp qui hoạch tuyến tính. Ơû nước ta hiện nay việc thiết lập CTTA thường được xây dựng trên cơ sở “thử và sai” và một số các cơng ty sử dụng các phần mềm xây dựng CTTA vật nuơi ngoại nhập. Các phần mềm được bán cho các nhà sản xuất thức ăn, các nhà nghiên cứu dinh dưỡng vật nuơi hoặc bán kèm theo thiết bị, cơng nghệ với giá thành rất cao, tốn kém và phải chịu chi phí bảo trì, thời hạn sử dụng. Về bản chất xây dựng CTTA là giải bài tốn tối ưu đa mục tiêu. Do vậy, việc xây dựng CTTA theo kinh nghiệm hoặc tính tốn thơ khơng giải quyết được bài tốn đa mục tiêu trong việc xây dựng CTTA. Các phần mềm CTTA được thiết lập trên cơ sở giải bài tốn tối ưu đa mục tiêu trong đĩ HMT giá thành là thấp nhất, các mục tiêu cịn lại thường chỉ là các giá trị ràng buộc.