Chƣơng 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.2.1.2.Sắc tố trong thực vật
1.2. Sắc tố trong thức ăn chăn nuôi
1.2.1.2.Sắc tố trong thực vật
Sắc tố trong thực vật được chia thành các nhóm sau: Chlorophyll, carotenoid (caroten và xanthophyll), flavonoid (chalcon, anthocyanin, flavon, flavonol) và betalain (betaxanthin, betacyanin). Người ta đã phát hiện được
khoảng 750 loại carotenoid, 7.000 flavonoid và hơn 500 anthocyanin (Davies, 2004)[55]. Sắc tố tồn tại ở các bộ phận khác nhau của thực vật, flavonoid và
carotenoid tồn tại ở hầu hết các mô thực vật như lá, củ, hoa, quả, và hạt. Anthocyanin, chlorophyll có một vị trí cụ thể ở tế bào hoặc dưới cấp độ tế
bào. Anthocyanin thường được tìm thấy trong các tế bào biểu bì của cánh hoa, trong khi chlorophyll và carotenoid trong thể hạt của thế bào dưới biểu bì
quang hợp của lá. Anthocyanin, betalain xuất hiện trong không bào (Davies,
2004)[55]. Tất cả các đặc tính hình thức vẻ đẹp của các thực vật là thông tin cho động vật, cơn trùng, chim và dơi, tìm đến thực vật để kiếm thức ăn.
Một số sắc tố thường gặp trong thực vật được hệ thống hóa bằng sơ đồ dưới đây:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 1.1: Sơ đồ sắc tố trong thực vật
Rất khó đánh giá vai trò sinh học của sắc tố ở trong thực vật, nhưng người ta đã cho biết chlorophyll là sắc tố quan trọng nhất đối với thực vật. Chlorophyll và carotenoid là những chất quan trọng cho chức năng quang
Chlorophyll Chlorophyll b Chlorophyll a Caroten phytofluen el Sắc tố trong thực vật α, β, x, y carotel Phytofluen Lycopen Lutein Zeaxanthin Astasanthin Canthaxanthin Xitranaxanthin Capxanthi n α, β cryptoxanthin Violaxanthin Xanthophyl l Carotenoid Auron Flavon Flavonol Anthocyanin Chancon Flavonoid Betalain Betaxanthin Betacyanin
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
hợp. Một vài sắc tố quan trọng khác là flavonoid có vai trị chủ yếu trong
tương tác giữa thực vật và động vật như tín hiệu để thụ phấn và phát tán hạt.
Chlorophyll ở thực vật có hai loại đó là chlorophyll a màu xanh nhạt và chlorophyll b màu vàng xanh. Số lượng loại này phụ thuộc vào loài thực vật,
điều kiện ánh sáng và điều kiện dinh dưỡng khống magie.
Bình thường chất diệp lục a nhiều hơn 2-4 lần so với chất diệp lục b trong lá bạc hà tươi được triết suất bằng aceton, chất diệp lục a/b thay đổi từ 3:1 trong melissa, cây tầm ma là 1:1. Cây trồng trong bóng dâm chứa chất diệp lục a ít hơn so với chất diệp lục b. Thay thế Mg bởi ion Fe sẽ tạo ra sản phẩm chất diệp lục màu xám-nâu của chlorophyll và sự hiện diện của các ion Zn và Cu làm tăng sự ổn định của màu xanh lá cây tự nhiên.
Các phân tử chất diệp lục là một dẫn xuất porphyrin chính là một sự sắp xếp của bốn pyrrol vịng có chứa một ion Mg ở trung tâm. Sự hiện diện của Mg ở trung tâm của một phân tử chất diệp lục đóng một vai trị quan trọng trong việc hấp thụ năng lượng ánh sáng và vòng pyrrol tạo ra một cấu trúc nối đơn, đôi, tạo điều kiện cho việc hấp thụ photon ánh sáng. Một đuôi phytol bao gồm 20 nguyên tử carbon được gắn liền với phần tetrapyrrol chất diệp lục. Sự khác biệt trong cấu trúc giữa chlorophyll a và b là tối thiểu và
liên quan đến việc khác nhau nhóm gắn liền với các nguyên tử carbon thứ ba trong vòng pyrrol II. Chlorophyll a gắn nhóm CH3, trong khi chất diệp lục b liên kết với CHO (Heldt, 2005)[74]. Loại bỏ Mg từ các phân tử chất diệp lục và kết quả trong chuyển đổi của nó là tạo thành pheophytin có màu xám nâu. Pheophytin tích lũy ở lá trong q trình lão hóa của thực vật hoặc kết quả gây ra do ô nhiễm môi trường, chẳng hạn như mưa axit.
Carotenoid tồn tại ở sắc lạp và lục lạp ở màng tế bào thực vật, sắc tố
trong carotenoid được chia thành 2 nhóm: caroten màu đỏ da cam và
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Caroten C4H56 là một loại cacbua hydro chưa bão hịa, chỉ tan trong
dung mơi hữu cơ. Trong thực vật thường có 4 loại tiền vitamin A là: β, α, δ
caroten và kriptoxantin. Nếu cắt đơi phân tử β caroten ta có 2 phân tử vitamin
A, nên β caroten được xem là tiền vitamin A (Trịnh Xuân Vũ và cs,
1976)[37]. Trong đó β caroten chiếm trên 90% trong tổng số carotenoid ở
thực vật. Các carotenoid không chỉ cung cấp tiền vitamin A mà cịn có tiềm
năng chống oxy hóa, chống ung thư. Hàm lượng β caroten trong cỏ tươi tự nhiên: 150 - 250 mg/kg VCK, cây ngô già: 15 - 60 mg/kg VCK, của cà rốt 150 - 200 mg/kg VCK, rơm rạ: 4 mg/kg VCK (Từ Quang Hiển, 2001)[9]. β
caroten trong bột lá keo giậu từ 227 - 248 mg/kg VCK. Caroten là một trong
những nhóm sắc tố quan trọng nhất trong tự nhiên. Nó tạo nên mầu sắc rực rỡ của màu vàng, đỏ cho nhiều loại trái cây, rau, củ, hoa và lá mùa thu, tạo ra màu sắc lòng đỏ trứng gà, tảo, nấm men và nấm, màu lông và da của nhiều loại chim. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Xanthophyll là nhóm sắc tố vàng sẫm. Cơng thức hóa học của chúng là
C40H56On (n từ 1-6). Vì số lượng ngun tử oxy có thể từ 1 đến 6 nên có nhiều loại xanthophyll: Kriptoxantin (C40H56O1), lutein (C40H56O2), violacxantin
(C40H56O4), (Trịnh Xuân Vũ và cs, 1976)[37]. Trong đó violaxanthin và lutein chủ yếu tạo ra màu sắc vàng của lá cây, cỏ trong mùa thu (Davies, 2004)[55].
Flavonoid bao gồm anthocyanin, chalcon, auron, flavon và flavonol
tồn tại ở trong không bào. Trong các sắc tố thuộc nhóm flavonoid thì anthocyanin là phổ biến nhất và tạo ra các màu đỏ tươi, đỏ, xanh và màu tím
cho hoa, quả và thân cây. Màu của anthocyanin bị ảnh hưởng bởi rất nhiều các nhân tố. Một trong các nhân tố đó là số lượng nhóm hydroxyl và methoxyl. Nếu có gốc OH thì màu sắc có màu xanh. Nếu xuất hiện nhiều gốc OCH3 thì màu sắc chủ yếu là đỏ (Grotewold, 2006) [68]. Các loại sắc tố này có màu đỏ khi ở pH axit và có màu xanh khi ở mơi trường kiềm. Ngoài ra,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
màu sắc cịn phụ thuộc vào các ngun tố khống như Al, Fe, Mg ở một số loài thực vật.
Betalain là các chất thay thế anthocyanin ở các lồi caryophyllal.
Chúng cũng có thể tìm thấy ở một số lồi nấm. Betalain có nguồn gốc từ
tyrosin. Chúng được chia thành 2 nhóm là betaxanthin có màu vàng và
betacyanin có màu đỏ, màu tím.
Ngồi ra trong thực vật cịn có các tiền chất của axit abscisic (ABA), phytohormon; các chất này có khả năng điều chỉnh sinh trưởng và quá trình stress của con vật (Koornneef, 1986) [83].
1.2.1.3. Sắc tố trong thức ăn chăn ni
Sắc tố trong thực vật gồm có bốn nhóm (chlorophyll, carotenoid, flavonoid
và betalain). Trong thức ăn chăn nuôi chỉ đề cập đến một trong bốn nhóm nói
trên, đó là carotenoid. Khi nói đến hàm lượng sắc tố trong thức ăn, có nghĩa là nói đến carotenoid tổng số. Nó gồm hai nhóm là xanthophyll và caroten.
Xanthophyll cịn có tên gọi là oxy - carotenoid. Nó cũng có hai nhóm là
carotenoid khơng màu và có màu. Carotenoid khơng màu có hai đại diện
chính là cryptoxanthin và violaxanthin, cịn carotenoid có màu đỏ thì có hai
nhóm nhỏ, nhóm thứ nhất là xanthophyll với đại diện là lutein và zeaxanthin,
cịn nhóm thứ hai có các đại diện như apoester, canthaxanthin, citranaxanthin, capxanthin (capsorubin), astaxanthin. Chính vì vậy, khi nói
đến hàm lượng xanthophyll trong thức ăn, có nghĩa là nói đến xanthophyll
tổng số, chứ không phải là một sắc tố cụ thể nào đó trong nhóm này.
Caroten có các đại diện là anpha (α), beta (β), zeta (z), gama (γ)
caroten, lycopen và phytofluen. Vì vậy, khi nói tới hàm lượng caroten trong
thức ăn, có nghĩa là nói đến caroten tổng số trong thức ăn (không phải là một sắc tố cụ thể nào đó trong nhóm này).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Sắc tố trong thức ăn được hệ thống hóa bằng sơ đồ dưới đây:
Carotenoid tổng số
Xanthophyll tổng số (hay oxy - carotenoid) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Caroten (α, β, z, γ,
caroten, lycopen, phytofluen)
Carotenoid có màu Carotenoid không màu Xanthophyll (Lutein và Zeaxanthin) Apoester Canthaxanthin Citranaxanthin Capxanthin (Capsorubin) Astaxanthin Cryptoxanthin Violaxanthin Hình 1.2: Sơ đồ carotenoid tổng số 1.2.2. Vai trò của sắc tố đối với gia cầm sinh sản
Động vật hồn tồn khơng có khả năng tự tổng hợp carotenoid nên bắt
buộc phải được cung cấp từ thức ăn (Marusich, 1981, [90], Liufa và cs, 1997, [86]). Đối với khẩu phần ăn thơng thường thì nguồn carotenoid sử dụng để tạo màu da và lòng đỏ trứng gia cầm là xanthophyll hay oxycarotenoid của
ngô, gluten ngô và bột lá thực vật (Latscha, 1990 [84]). Khi cho gia cầm ăn thức ăn giàu xanthophyll thì có thể tìm thấy xanthophyll ở trong máu, cơ, gan, chất béo, da, lông của chúng (Goodwin, 1986 [66]). Ở gà đẻ, xanthophyll tích trữ ở cơ, da sẽ được huy động mạnh mẽ vào buồng trứng khi thành thục và một phần được chuyển vào lòng đỏ (Gouveia và cs, 1996 [67]; Goodwin, 1986 [66]). Sau khi thu nhận được sắc tố có từ thức ăn thì gà đẻ có thể huy động từ 20-60% tổng lượng sắc tố thu nhận vào lịng đỏ (Bornstein, 1966 [45]). Do đó màu sắc tự nhiên của lịng đỏ chính là màu sắc của xanthophyll
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
vật, tảo và nấm được sử dụng nhiều trong khẩu phần ăn của gia cầm và được đánh giá là rất tốt (Gierhart, 2002 [65]; Lorenz, 2002a [88]), cịn các loại sắc tố tổng hợp thì ít được sử dụng và thậm chí cịn bị cấm ở một số nước. Khi sử dụng ngô đến 50% khẩu phần thì sắc tố có trong ngơ có thể cho màu sắc lòng đỏ đạt từ 5,6 - 7 điểm và tương đương với lịng đỏ ở mức bình thường theo thang điểm màu của Roche (1998)[105]. Nhưng yêu cầu của các nước châu Mỹ thì màu sắc lịng đỏ phải đạt thang điểm từ 7 - 10, còn châu Âu và châu Á là 10 - 14 theo thang điểm của Roche (1998)[105]. Như vậy, nếu chỉ sử dụng khẩu phần tự nhiên để cung cấp sắc tố cho lịng đỏ thì sẽ khơng đáp ứng được yêu cầu nêu trên, ngoài ra oxycarotenoid cịn dễ bị biến tính do tác động của các nhân tố gây oxy hóa như ánh sáng, nhiệt độ hay quá trình đề hydrat và điều kiện bảo quản nên việc thiếu hụt sắc tố trong thức ăn và trong sản phẩm chăn ni là khó tránh khỏi.
Trong khối EU, màu sắc lịng đỏ là một tiêu chí quan trọng cho người tiêu dùng lựa chọn trứng. Màu sắc được sử dụng như một công cụ để đánh giá chất lượng của trứng. Màu sắc lịng đỏ thực sự ở vị trí thứ ba trong thuộc tính chất lượng trứng (Hernandez và Blanch, 2000a [75], Hernandez và Blanch, 2000b [76]). Ngồi màu sắc thì tính đồng nhất màu sắc của lòng đỏ là quan trọng và gắn liền với chất lượng trứng tốt. Sự ưa chuộng lòng đỏ trứng có màu sắc khác nhau là khác nhau trên khắp châu Âu. Các nước phía Bắc, với ngoại lệ là Đức, thích màu lịng đỏ nhạt, trong khi các nước Tây Nam của châu Âu thích màu lòng đỏ đậm hơn. Việc lựa chọn màu sắc lòng đỏ của người tiêu dùng cũng khác nhau giữa các vùng trong nước. Ngoài ra, tùy thuộc vào mục đích sử dụng của trứng, mức độ bột màu bổ sung vào là khác nhau trong chế độ ăn của gà mái.
Màu lòng đỏ trứng trực tiếp phản ánh sự tập trung của sắc tố trong chế độ ăn của gà mái đẻ. Nó thường được đo theo thị hiếu của người tiêu dùng với
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
cấp độ khác nhau của màu sắc (từ vàng nhạt đến màu cam và màu đỏ) và phản ánh các kết hợp khác nhau của màu vàng và màu đỏ của carotenoid
trong chế độ ăn. Phương pháp xác định màu sắc của trứng được sử dụng nhiều nhất là dùng quạt so màu lòng đỏ Roche (RYCF) hiển thị theo thang điểm từ 1 (màu vàng nhạt) đến 15 (màu lòng đỏ). Do sự đóng góp của carotenoid khác nhau có trong thành phần thức ăn quyết định màu sắc trứng.
Sắc tố không chỉ phụ thuộc vào tổng số lượng sắc tố mà còn phụ thuộc vào tỷ lệ các chất carotenoid màu vàng và màu đỏ được hấp thụ vào trong cơ thể. Thức ăn có hàm lượng thấp các sắc tố đỏ nếu được thêm vào sắc tố màu vàng với hàm lượng cao kết quả làm màu sắc lòng đỏ đậm hơn (De Groote, 1970 [56]), khi bổ sung vào khẩu phần cơ sở canthaxanthin làm cho lịng đỏ
trứng có màu sắc vàng nhạt thành màu đỏ tươi.
Sidibe (2001)[109], cũng đã nghiên cứu và công bố kết quả về
canthaxanthin lắng đọng trong lòng đỏ trứng sau khi cho gà đẻ ăn thức ăn có
chứa 2 - 6 mg canthaxanthin/kg thức ăn. Cường độ màu sắc của lòng đỏ trứng đạt đến đỉnh điểm sau 10 ngày và hàm lượng canthaxanthin trong lòng đỏ trứng được đo giữa ngày 19 và 25 là như nhau, điều đó phản ánh mối quan hệ ổn đinh giữa canthaxanthin trong thức ăn và lòng đỏ trứng. SCAN cho biết
điểm số trung bình RYCF ở các quốc gia địi hỏi màu trứng đỏ đậm nhất là 13, nhưng màu bị giảm đi trong quá trình chế biến vì vậy trứng tươi phải có điểm ban đầu là 14. Hàm lượng canthaxanthin cao nhất được tìm thấy trong
trứng tương ứng điểm số này là 0,35 mg/quả trứng hay 5,9 mg/kg trứng. Vì vậy, cần phải tính tốn hàm lượng sắc tố trong thức ăn để đáp ứng được sự tích tụ sắc tố với hàm lượng nêu trên trong lòng đỏ trứng.
Thực tế, các thành phần màu đỏ của màu sắc lòng đỏ trứng chủ yếu là do bổ sung canthaxanthin ở mức từ 2 đến 6 mg/kg thức ăn hỗn hợp. Ngoài ra
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
citranaxanthin có thể sử dụng ở nồng độ 1,5 lần cao hơn của canthaxanthin
để có được một hiệu ứng tương tự.
Nói chung mức bổ sung carotenoid tổng hợp trong thức ăn chăn ni
có thể thay đổi từ 0 đến 8 mg/kg thức ăn cho cả bột màu vàng và đỏ, tổng cả hai loại là từ 10-15 mg/kg khẩu phần.
Astaxanthin tự nhiên cũng được sử dụng bởi các nhà sản xuất thức ăn
cho gà. Lý do người ta sử dụng cho gà là để tăng sắc tố lòng đỏ trứng. Tuy nhiên, khi khẩu phần có astaxanthin thì người ta thấy nhiều lợi ích khác nhau
như: làm giảm tỷ lệ tử vong của gà, tăng khả năng sinh sản và cải thiện tình trạng sức khỏe tổng thể của chúng. Ngoài sản xuất trứng tăng lên thì các bệnh nhiễm trùng do Salmonella lại giảm đáng kể.
1.3. Các kết quả nghiên cứu về sử dụng bột cỏ Stylo và bột lá keo giậu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.3.1. Kết quả nghiên cứu sử dụng bột cỏ Stylo
Việc đầu tiên xem xét khi cho gà đẻ ăn bột cây họ đậu là hàm lượng protein, đặc biệt là các axit amin. Cung cấp khoảng 13% protein trong khẩu phần từ nguồn protein bột cây bộ đậu sẽ giảm đáng kể kích cỡ trứng trong khi mức protein thấp hơn sẽ làm giảm rõ rệt số lượng trứng (Leeson và Summers, 1997) [85], (Perry và cs, 1999) [100], (D’Mello 1995) [54], đã thử nghiệm bổ sung bột cây họ đậu làm thức ăn cho gà đẻ và cho rằng, ngoài hàm lượng protein cao, bột cây họ đậu còn cung cấp carotenoid cho gà. Bởi vì, các sắc tố ở trong trứng, gia cầm không tự tổng hợp được, mà phải cung cấp từ bên ngoài.
Trong các cây họ đậu thì cỏ Stylosanthes là cây được sử dụng phổ biến trong chăn ni đại gia súc và có tiềm năng lớn trong việc sản xuất bột cỏ sử dụng trong khẩu phần của gia cầm. Cây giàu protein (16 - 24%), khơng có hoặc nồng độ thấp chất kháng dinh dưỡng.
Onwudike và Adegbola (1978)[97], nghiên cứu những tác động của việc tăng số lượng bột cỏ Stylosanthes trong khẩu phần đến sản xuất trứng, vitamin A
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
trong lòng đỏ, màu sắc lòng đỏ và tỷ lệ ấp nở của gà mái đẻ. Kết quả cho thấy nếu bổ sung dưới 10% không ảnh hưởng xấu đến năng suất và chất lượng trứng của gà đẻ. Nếu bổ sung bột cỏ Stylosanthes hơn 10 % trong khẩu phần làm giảm khả
năng sản xuất trứng (P < 0,01). Nhưng màu sắc lòng đỏ, vitamin A trong lòng đỏ và tỷ lệ ấp nở được cải thiện đáng kể khi ăn bột cỏ Stylosanthes.