2.5 Công nghiệp sản xuất thức ăn thủy sản
2.5.1 Bột cá và bột đậu nành trong thức ăn thủy sản
a) Bột cá trong sản xuất thức ăn thủy sản
Bột cá là gì? Bột cá là một dạng nguyên liệu giàu dinh dưỡng được sử dụng đầu tiên cho thức ăn của động vật nuôi trong gia đình. Đôi lúc nó còn được sử dụng như một loại phân bón hữu cơ chất lượng cao. Bột cá được sản xuất ra hầu hết từ một số loài hải sản. Cá biển nhỏ có tỷ lệ phần trăm về xương và dầu tương đối lớn, do đó nó không phù hợp cho nhu cầu tiêu hóa của con người, những loài cá này hầu hết được đánh bắt với mục đích cuối cùng là làm bột cá và chiết xuất dầu cá. Một tỷ lệ nhỏ bột cá được sản xuất từ những phụ phẩm của ngành công nghiệp chế biến thủy sản nhằm sản xuất ra sản phẩm chế biến phục vụ cho nhu cầu thực phẩm của con người.
Công nghiệp sản xuất bột và dầu cá là một trong vài ngành công nghiệp chính về động vật đang phát triển hiện nay. Ngày nay hầu hết cá bị loại bỏ đưa và sản xuất bột cá và dầu cá đều được đánh bắt từ biển. Hàng năm có hàng triệu tấn bột cá được sản xuất trên toàn thế giới. Để sản xuất ra 1 tấn bột cá khô người ta phải cần khoảng từ 4 đến 5 tấn cá nguyên liệu. Peru sản xuất ra một phần ba (1/3) sản lượng bột cá toàn thế giới, phần còn lại do một số cá quốc gia khác như: Trung Quốc, Chi Lê, Hoa Kỳ, Island, Nauy, Đanh Mạch và Nhật Bản. Nhóm cá nguyên liệu để sản xuất ra bột cá chủ yếu từ: cá trích, cá mòi, cá đối, cá trích mình dày...[36]
Hầu hết bột cá thương mại được sản xuất ra từ các loài cá có kích thước nhỏ, nhiều xương, cá chứa nhiều dầu, những loài không thích hợp với khả năng tiêu hóa của con người và từ các phế phẩm từ công nghiệp chế biến thủy sản. Khi bổ sung một lượng bột cá vào trong khẩu phần thức ăn của động vật sẽ làm tăng tốc độ sinh trưởng và tăng khả năng tiêu hóa và hấp thụ dinh dưỡng của vật nuôi.
Bột cá chất lượng cao cung cấp một lượng cân đối tất cả các acid amin thiết yếu, photpholipid, và các acid béo (EPA, DHA) cho sự sinh trưởng, phát triển và sinh sản tốt nhất. Đặc biệt là ở giai đoạn ấu trùng và nuôi vỗ cá bố mẹ. Ngoài ra các chất dinh dưỡng trong bột cá còn tăng cường khả năng kháng bệnh bằng cách nâng cao và duy trì hệ thống nuôi miễn nhễm.[36]
Chất lượng protein của bột cá
Bột cá chất lượng cao thường chứa khoảng 60-70% trọng lượng protein thô. Bột cá được sử dụng phổ biến hơn trong thức ăn của động vật nuôi và thường là nguồn protein chính trong thức ăn cho tôm và cá. Khẩu phần ăn đặc trưng cho cá có thể chứa 32 – 45%
protein tổng số, còn thức ăn của tôm là 25 – 42% protein. Tỷ lệ bột cá trong thức ăn của cá chép và cá rô phi có thể từ 5 – 7% và lên đến 40 – 50% đối với loài cá hồi, cá tráp và một số loài cá biển khác.
Bất cứ loại thức ăn tổng hợp nào đều phải chứa một lượng protein, tuy nhiên giá trị dinh dưỡng của protein có liên quan trực tiếp tới khả năng tiêu hóa và các thành phần acid amin của bột cá. Protein tạo ra từ các acid amin chúng được giải phóng và hấp thu các acid amin vào trong máu sau quá trình tiêu hóa protein. Bột cá và bất cứ nguyên liệu sản xuất thức ăn nào đều chứa protein, có thể hiểu đơn giản rằng: protein như là “phương tiện”
cung cấp các acid amin cho khẩu phần ăn. Động vật tổng hợp nên protein từ việc kết hợp của khoảng 22 acid amin. Tuy nhiên chúng không thể tạo ra được tất cả 22 loại acid amin đó từ chính cơ thể chúng. [36]
Một số acid amin chúng không thể được tổng hợp từ động vật và do đó nó phải được cung cấp và thức ăn và được phân loại vào nhóm acid amin thiết yếu (không thể thay thế). 10 acid amin thiết yếu phải được cung cấp và thức ăn của cá đó là: arginine, histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalaline. Threonine, tryptophan và valine.
Còn các acid amin được tổng hợp từ chính vật nuôi thì gọi là acid aminh không thiết yếu (có thể thay thế) và không phải nhất thiết bổ sung vào trong thức ăn. Protein không chứa
cân bằng các thành phần acid amin đặc trưng với nhu cầu acid amin của vật nuôi, thì nó được xem là một protein không cân bằng và có giá trị dinh dưỡng thấp.
Chất lượng của các protein khác nhau nó phụ thuộc vào thành phần acid amin trong protein, khả năng tiêu hóa protein, mức độ tươi của nguyên liệu và khả năng bảo quản chúng. Protein từ thực vật, thậm chí khi được chế biến đặc biệt thì cũng không thể tốt bằng protein có nguồn gốc từ bột cá. Giá trị tiêu hóa của tất cả protein từ bột cá là khoảng trên 95%. Trong khi khả năng này ở protein của thực vật dao động trong khoảng lớn 75 – 96%, nó tùy thuộc vào từng loài thực vật.
Protein của bột cám ngũ cốc và ở các loài thực vật không chứa đầy đủ các acid amin và thường là thiếu những acid amin thiết yếu như methionine và lysine. Bột đậu nành và bột cây họ đậu chúng được sử dụng rộng rãi làm thức ăn của hầu hết động vật nuôi như:
gà, lợn... là nguồn cung cấp lysine và tryptophan thích hợp. Nhưng nó lại ít các acid amin thiết có chứa lưu huỳnh (methionine và cystine). Nhu cầu của động vật về một số acid amin còn thiếu có thể được bổ sung bằng cách cho thêm vào. Tuy nhiên giá của nó rất đắt và lượng nitơ dư thừa sẽ làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước trong ao. Nitơ được bài tiết ra dưới dạng amonia, amonia độc cho cá và cần phải được loại bỏ khỏi nước bằng cách lọc hoặc thay nước.
Một lý do rất quan trọng tại sao bột cá tìm ra sau nhưng lại trở thành một thành phần quan trọng trong thức ăn thủy sản? Đó là do bột cá chứa hợp chất tự nhiên nó tạo ra mùi vị đặc trưng thích hợp cho tính ăn của vật nuôi.
Bảng 6: Tỷ lệ phần trăm của các acid amin thiết yếu trong các nguyên liêu khác nhau
Acid amin thiết yếu (essential amino acid)1
FM (64,5%)2
MM (55,6%)2
PBM (59,7%)2
BM (89,2%)2
SBM (50,0%)2
Arginine 3,82 3,60 4,06 3,75 3,67
Histidine 1,45 0,89 1,09 5,14 1,22
Isoleucine 2,66 1,64 2,30 0,97 2,14
Leucine 4,48 2,85 4,11 10,82 3,63
Lysine 4,72 2,93 3,06 7,45 3,08
Methionine+
Cystine3 2,31 1,25 1,94 2,32 1,43
Phenylalaline+
Tryosine4
4,35 2,99 3,97 8,47 4,20
Threonine 2,31 1,64 0,94 3,76 1,89
Tryptophan 0,57 0,34 0,46 1,04 0,69
Valine 2,77 2,52 2,86 7,48 2,55
1tỷ lệ phần trăm của các acid amin thiết yếu trong mỗi thành phần được trích từ the 1993 NRC (National Reseach Counci, Nutrient Requirement of Fish, National Academy of Science, Washington, DC)
2 tỷ lệ phần trăm protein thô trong nguyên liệu
3 cystine có thể tổng hợp từ methionine FM (fish meal): bộ cá
MM (rendered meat meal): bột thịt phế liệu
PBM (poultry by-product meal) bột từ sản phẩm gia cầm BM (blood meal); bột huyết
SBM (soybean meal): bột đậu nành
Chất lượng lipid của bột cá
Lipid của cá có thể chia làm hai loại là dầu cá lỏng và chất béo cô đặc. Thậm chí hầu hết dầu cá thường được tách chiết trong suốt quá trình chế biến bột cá. Thường hàm lượng lipid đặc trưng duy trì 6 – 10% khối lượng khô. Nhưng nó có thể dao động trong khoảng 4 – 20%. Lipid của cá có khả năng tiêu hóa cao cho tất cả các loài động vật và là nguồn cung cấp tuyệt vời các acid béo cần thiết (PUFA) với cả hai nhóm acid béo mạch thẳng n-3 và n-6.
Cả EPA và DHA được tạo ra và trải qua chuỗi thức ăn dài từ những vi tảo có kích thước nhỏ và động vật phù du, cuối cùng chúng được tiêu thụ bởi cá. Trong bột cá và dầu cá chứa acid béo nhóm n-3 nhiều hơn nhóm n-6. Còn hầu hết lipid có nguồn gốc từ thực vật chứa acid béo mạch thẳng n-6 nhiều hơn. Như ở dầu sản xuất từ đậu nành, dầu bông rất giàu linoneic acid, một loại acid béo nhóm n-6.[36]
Ưu điểm của lipid từ cỏ đặc biệt rừ ràng trong cấu trỳc và chức năng của màng tế bào. Màng tế bào là một lớp màng dẻo và bán thấm. Nó rất quan trọng trong mỗi tế bào động vật. Màng tế bào kiểm soát sự vận chuyển các chất dinh dưỡng cũng như các chất khác ra hoặc vào trong tế bào. Màng tế bào bảo vệ tế bào và được tạo ra từ lipid, protein và một ít carbohydrate. Bởi thành phần các acid béo trong lipid cho phép màng tế bào duy trì chất lỏng bên trong tế bào. Trong lúc nhiệt độ nước tăng hoặc giảm và làm thay đổi áp suất của tế bào trong khoảng thích hợp nếu cá sống trong ở các độ sâu khác nhau. Các acid béo cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của ấu trùng, đồng thời ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và sinh sản của cá trưởng thành. Chúng quan trọng đối với sự hình thành và phát triển của da, hệ thần kinh, não và thị lực. Các PUFA có mặt làm cho hệ thống nuôi trở nên miễn nhiễm, chống lại các tác nhân gây bệnh và giảm stress. Bột cá ngoài ra còn chứa một lượng phopholipid, vitamine tan trong dầu và steroid hormone.[36]
Giá trị vitamin, khoáng của bột cá
Khi đưa mẫu thức ăn vào trong phòng thí nghiệm và phân tích hàm lượng các thành phần dinh dưỡng, qua quá trình đốt nóng mẫu ta thu được tro. Thường hàm lượng tro thu được của bột cá có chất lượng cao trung bình nằm trong khoảng 17 – 25%. Lượng tro càng nhiều chứng tỏ hàm lượng khoáng càng nhiều đặc biệt là: canxi (Ca), photpho (P), magie (Mg).[36]
Không giống như photpho của thực vật, photpho của bột cá có giá trị dinh dưỡng cao cho hầu hết động vật dạ dày một ngăn (lợn, chó, thậm trí cả ở người...). Vì nó ở dạng chất hữu cơ thô, được biết đến như dạng phytate. Còn đối với bọn động vật nhai lại như:
trâu, bò, cừu có khả năng lợi dụng photpho ở dạng phytate do nó có hệ vi khuẩn trong ống tiêu hóa. Nó có một trong bốn ngăn ở dạ dày của nhóm động vật nhai lại.
Hàm lượng vitamin của bột cá có ảnh hưởng và giá trị dinh dưỡng do một vài yếu tố quyết định như: nguồn gốc, các bộ phận của cá, phương pháp sản xuất và mức độ tươi của nguyên liệu sản phẩm. Hàm lượng vitamin tan trong dầu của bột cá thấp do trong suốt quá trình sản xuất nó được tách chiết riêng. Bột cá còn được xác định là nguồn giàu vitamine nhóm B, choline, cobalamine (B12), niacin, pantothenic acid, riboflavin.[36]
b) Bột đậu nành trong sản xuất thức ăn thủy sản
Các sản phẩm từ đậu nành phù hợp cho sản xuất thức ăn thủy sản có thể được chia làm 4 loại chính: bột đậu nành, protein đậu nành cô đặc, dầu đậu nành và lecithine từ đậu nành.
Protein trong đậu nành
Đậu nành là sản phẩm rất giàu protein, nó được tạo ra từ việc tách chiết dầu đậu nành. Có 3 dạng protein được sản xuất ra từ đậu nành được ứng dụng trong thức ăn thủy sản là: protein cô đặc, protein tách chiết riêng và protein thủy phân.
Protein cô đặc được sản xuất từ việc tách chiết methanol và etanol dạng nước từ các hạt đậu nành đã tách hết dầu. Bằng cách này carbohydrate, acid phytic, oligossacharides được loại bỏ. Mặt khác cồn làm biến chất protein. Trong sản phẩm protein này chứa một lượng rất ít protein khó hòa tan (Gatlin, 2002 [35]). Đồng thời nó cũng chứa một lượng nhỏ thành phần kháng trypsin, tuy nhiên ở hàm lượng này vẫn đảm bảo thích hợp cho sự sinh trưởng của cá hồi và một số loài cá khác hơn là ở dạng bột đậu nành thô.
Protein đậu nành đậm đặc có thể thay thế 50% trong khẩu phần mà không ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng và tích lũy dinh dưỡng của cá hồi cầu vồng (Mambrini et al.
1999, [35])
Nếu như protein đậu nành tổng hợp được thay thế 40% bột cá trong khẩu phần thức ăn của cá hồi cầu vồng và cá hồi thái bình dương thì khoảng năm 2010 thị trường đậu nành tiềm năng sẽ xấp xỉ khoảng 780.000 triệu tấn.
Protein đậu nành cô đặc và protein đậu nành tinh chất được sử dụng lâu nay trong thức ăn của cá mới nở hoặc một số loại thức ăn đặc biệt khác. Điều này khiến người nuôi sẵn lòng trả giá thức ăn cao hơn để có được loại thức ăn có chứa một ít bột cá. Sản phẩm không chứa các phế phẩm. Giá của protein cô đặc đắt hơn cả giá của bột cá có chất lượng cao và cả loại cá ướp muối ở Nam Phi và Bắc Mỹ. Do giá thành cao cho nên đã làm giới hạn và sử dụng tiết kiệm nguồn protein này trong ngành sản xuất thức ăn thủy sản[35].
Dầu đậu nành
Dầu đậu nành chứa một hàm lượng cao các acid béo không thay thế, nhưng nó cũng thiếu một số acid béo không thay thế khác. Đây là những acid có nhu cầu cao và có vai trò quan trọng đối với những loài cá biển.
Cá biển có nhu cầu cao về acid béo không thay thế (HUFA) do chúng không thể tổng hợp được các acid béo đó từ các acid béo có mạch cac-bon C18 (Rogost et al. 2003).
Dầu đậu nành chứa khoảng 8% linolenic acid (C18: 3, n-3). HUFA là các acid béo mạch dài, đặc biệt quan trọng là Eicosapentanoic acid (EPA, C20:5, n-3) và Docosahexanoic acid (DHA, C22:6, n-3). Đã có những nghiên cứu chỉ ra rằng nó có thể thay thế tổng số dầu cá bằng dầu đậu nành ở thức ăn của cá hồi mà không ảnh hưởng đến sự sinh trưởng.[35]
Hiện tại và xu hướng trong tương lai là thay thế lên tới 50% dầu cá bằng dầu đậu nành ở thức ăn nuôi thương phẩm của cá hồi.
Song song với một số mối lo của việc giảm sút sản lượng bột cá trong khi ngành công nghiệp thức ăn cho động vật đang tăng nhanh, mà đặc biệt là ở động vật thủy sản.
Mặt khác sản lượng dầu được sản xuất từ các loài hải sản cũng giảm sút (Forster, 2002).
Cho nên dầu đậu nành được xem là nguyên liệu quan trọng để thay thế cho dầu cá trong khẩu phần thức ăn của cá hồi, đặc biệt là ở vương quốc Anh. [35]
Lecithin trong đậu nành
Kết quả nghiên cứu đã chứng minh cá và giáp xác được bổ sung lecithin trong đậu nành vào thức ăn ở giai đoạn ấu trùng và giai đoạn giống cho năng suất và tỷ lệ sống cao hơn; tích lũy dinh dưỡng tốt hơn; sinh sản tốt hơn. Đồng thời làm giảm tác động của dị tật trên một số bộ phận của cơ thể như ở phần hàm. Gong et al. (2002) báo cáo ở ấu trùng tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) sinh trưởng tăng lên khi bổ sung lecithin chiết xuất từ đậu nành vào trong khẩu phần thức ăn với tỷ lệ 3%.
Việc bổ sung lecithin vào thức ăn của tôm đuôi đỏ (Chen & Jenon, 1991); ấu trùng cá chép (Geurden et al. 1998); cá hồi cầu vồng (Poston, 1990); cá hồi thái bình dương (Refstie et al. 2000) đã cho thấy sinh trưởng và tỷ lệ sống cao hơn hẳn. Nhu cầu lecithin của cá và giáp xác phụ thuộc vào hàm lượng chất béo tổng số và acid béo đặc trưng của thức ăn, tuổi, giai đoạn phát triển của vật nuôi và nhiệt độ nước (cá sống ở vùng nước lạnh cần nhiều phopholipid hơn cá sống ở vùng nước ấm) [35].
2.5.2 Một vài tồn tại trong ngành công nghiệp sản xuất thức ăn thủy sản và