CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.6. Vai trò, tác dụng và cơ chế tác động của chế phẩm Enzyme sử dụng trong nuôi trồng thủy sản
Trong nuôi trồng thủy sản hiện nay, nguồn protein bột cá ngày càng đắt. Vì vậy, protein nguồn gốc thực vật và động vật (bột thịt xương, bột lông vũ, bột huyết...) đã được dùng trong khẩu phần ăn của cá. Tuy nhiên, các nguồn protein thực vật lại có nhiều xơ và chất kháng dinh dưỡng như: phytin, gossipol, chất ức chế tripsin, lectins...
còn protein động vật thì chất lượng protein thấp do đó khả năng tiêu hóa của các sẽ bị ảnh hưởng rất nhiều. Tuy nhiên, hiện nay bột cá thường ít được đưa vào thức ăn do
khan hiếm và chi phí cao. Do đó, kể từ thập kỷ trước, với mục đích nhằm tìm ra giải pháp thay thế phù hợp cho bột cá, các nhà nghiên cứu dinh dưỡng nuôi trồng thủy sản đã cố gắng nâng cao giá trị dinh dưỡng của thức ăn cho cá bằng cách bổ sung enzym.
Nếu bổ sung enzyme vào trong khẩu phần ăn cho cá sẽ khắc phục được các nhược điểm trên (Vũ Duy Giảng, 2004) [4]. Vì vậy vai trò của enzyme trong khẩu phần ăn của các loài thủy sản ngày càng quan trọng.
Thứ nhất, cung cấp các enzyme tiêu hóa còn thiếu hụt ở các loài cá và bổ sung hệ enzyme tiêu hóa cho ống tiêu hóa ở cá.
Thứ hai, tăng cường tỷ lệ hấp thu, tiêu hóa các chất đạm, bột, chất béo.
Thứ ba, đảm bảo chất lượng thức ăn, giảm FCR, tăng hiệu quả sử dụng thức ăn.
Thứ tư, giảm thiểu phân, các chất hữu cơ, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Thứ năm, tăng sinh trưởng, đảm bảo chất lượng và an toàn thực phẩm, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Theo Farhangi và Carter (2007); Lin và cộng sự (2007);. Soltan, 2009 Trong vài năm gần đây, nuôi tôm và cá bằng enzyme là một trong những tiến bộ lớn về dinh dưỡng trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản. Enzyme ngoại sinh đang được sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới như một chất phụ gia trong khẩu phần ăn của vật nuôi. Ngoài ra, việc bổ sung enzyme có thể loại bỏ tác động của các yếu tố kháng dinh dưỡng, giúp tăng cường hấp thụ các axit amin và năng lượng trong khẩu phần ăn, từ đó, cải thiện hiệu suất của cá/tôm.
Enzyme Phytase: hiện nay việc sử dụng protein thực vật để thay thế protein bột cá trở nên phổ biến trong sản xuất thức ăn thủy sản hiện nay. Các nguồn protein thực vật có chứa nhiều axit phytic mà trong thành phần của nó có phốt pho (P). Tuy nhiên, hệ tiêu hóa của động vật thủy sản không thể tiêu hóa được P nằm trong axit phytic này, do đó lượng P này sẽ bị thải ra ngoài môi trường, làm ô nhiễm môi trường. Mặt khác, khi phối trộn các nguyên liệu thức ăn, axit phytic trong các nguồn protein thực vật sẽ kết hợp với các nguyên tố khoáng kim loại tạo thành các phức chất mà động vật thủy sản không thể tiêu hóa được, gây thiếu hụt khoáng trong thức ăn. Trong hệ tiêu hóa của cá không có phytase, bổ sung phytase vào thức ăn vật nuôi có thể làm giảm nhu cầu cung cấp P vô cơ và giảm thấp sự bài tiết P vào trong phân, từ đó hạn chế được ô nhiễm P vào trong đất và nước ngầm.
Ngày nay để phát triển bền vững và thân thiện với môi trường, ngành nuôi trồng thủy sản sử dụng các nguồn protein thực vật khác nhau như bột đậu tương và dầu hạt cải thay thế bột cá. Tuy nhiên, một trong những vấn đề chính liên quan đến việc sử dụng protein thực vật trong khẩu phần ăn của cá là sự hiện diện của yếu tố kháng dinh dưỡng như phytase (myo-inositol-1,2,3,4,5,6 hexakisphosphates), lượng phốt pho có
mặt dưới dạng phytate chiếm 80% tổng số và động vật thủy sản cũng như các loài động vật dạ dày đơn không có sẵn enzyme phytase trong đường tiêu hóa để thủy phân phytate trong ruột (Jackson và ctv., 1996) vì vậy hầu hết các phốt pho dưới dạng phytate được bài tiết vào trong nước và gây ô nhiễm môi trường (Liebert và Portz, 2005). Bên cạnh đó sự hấp thu các khoáng chất như kẽm, canxi, magie, sắt cũng bị ảnh hưởng tiêu cực bởi sự hình thành các phức chất với phytate không hòa tan (Papatryphon và ctv., 1999). Phytate cũng có thể kết hợp với protein và vitamin tạo thành phức hợp không hòa tan để giảm hiệu quả sử dụng và tiêu hóa (Liu và ctv., 1998; Sugiura và ctv., 2001).
Vielma và ctv. (2004), đã tiến hành thử nghiệm để đánh giá khả năng tiêu hoá và tăng trưởng của cá hồi vân khi sử dụng chế độ ăn chứa bột đậu tương có bổ sung phytase. Thử nghiệm thứ nhất bao gồm chế độ ăn chứa 50% bột đậu tương cùng 0, 500, 1000, 2000 và 4000 IU phytase/kg thức ăn. Thử nghiệm thứ hai phytase được bổ sung với mức 0 và 2000 IU/kg thức ăn thương mại chứa 36% bột đậu tương. Kết quả cho thấy bổ sung phytase đã làm giảm lượng acid phytic trong phân từ 35mg còn 5mg trong thử nghiệm thứ nhất và 34mg còn 14mg trong thử nghiệm thứ hai. Độ tiêu hóa phốt pho trong thức ăn bổ sung phytase tăng từ 23% lên 83% trong thử nghiệm một và từ 35% lên 54% trong thử nghiệm hai.
Hiện nay, rất nhiều nước trên thế giới và Việt Nam đã hoàn thiện công nghệ sản xuất enzyme ở quy mô công nghiệp phục vụ trong nhiều lĩnh vực sản xuất và đời sống.
Sản phẩm enzyme phytase trên thị trường có dạng bột mầu nâu vàng với hàm lượng 1500 IU/g. Hoạt tính enzyme này trong điều kiện pH=6, nhiệt độ 37OC và thời gian 30 phút. Điều kiện lý tưởng giữ được hoạt tính ổn định bền ở nhiệt độ cao <70OC khi pH
= 3-4 (tương đương với pH trong cơ quan tiêu hóa của động vật thủy sản).
Như vậy, phytase đã được ứng dụng trong khá nhiều lĩnh vực, nó đã cho thấy tính ưu việt và tính khả thi đối với việc bổ sung vào trong quá trình sản xuất thức ăn cho động vật thủy sản.
Enzyme Protease là những enzyme có chức năng thủy phân protein và các mạch Peptids thành axit amin dễ tiêu. Carter và ctv., 1994 đã tiến hành bổ sung enzyme protease và amylase trong khẩu phần ăn có bổ sung thêm bột đậu nành cho cá hồi Atlantic thấy cải thiện được tăng trưởng và hiệu quả sử dụng thức ăn.
Theo nghiên cứu của Furné và ctv., (2005) hoạt lực của enzyme protease trong hệ thống tiêu hoá của cá hồi là 66,47 IU/g đường tiêu hoá và lớn hơn hoạt lực của enzyme protease trong đường tiêu hoá của cá Tầm (43,2 U/g đường tiêu hoá). Tuy nhiên, hoạt lực này lại thấp hơn rất nhiều so với amylase (1622 U/g) và lipase (598 U/g). Tác giả cũng nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến hoạt động của protease trong đường tiêu hoá của cá hồi. Kết quả cho thấy, hoạt động của protease tốt nhất trong môi
trường bazo cao và kém trong môi trường acid mạnh. Ở mức pH từ 8,5-10 hoạt động của protease đạt trên 14 IU/mg protein, trong khi đó ở mức pH từ 1,5-3 thì hoạt động của protease chỉ ở mức 0,45-0,61 IU/mg protein.
Enzyme Amylase là một hệ enzyme rất phổ biến trong giới sinh vật. Các enzyme này thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác, phân giải liên kết nổi phân tử trong nhóm polysaccharide với sự tham gia của nước. Cơ chất tác dụng của amylase là tinh bột và glycogen.
Yasemin và Funda 2010, đã tiến hành bổ sung hỗn hợp enzyme (xylanase, β- glucanase, pentosonase, β-amilase, fungal β-glucanase, hemicellulase, pectinase, cellulase, cellubiase) của hãng Farmazyme ® 2010, Farmavet, Turkey với liều lượng 0, 0,25, 0,5 và 0,75 g/kg thức ăn trong khẩu phần ăn cho cá trê phi cỡ 46,32g để đánh giá khả năng sinh trưởng và sử dụng thức ăn. Sau 90 ngày thí nghiệm cho thấy tỷ lệ sống của cá trê phi không có sự sai khác giữa các công thức thí nghiệm. Các chỉ tiêu tốc độ tăng trưởng đặc trưng ngày, hệ số chuyển hoá thức ăn, tỷ lệ hiệu quả protein và khả năng sử dụng protein ở các công thức có bổ sung enzyme cho hiệu quả cao hơn công thức không bổ sung và có khác biệt ở mức ý nghĩa p < 0,01. Trong đó trong khẩu phần ăn chứa 0,75g/kg thức ăn cho hiệu quả cao nhất. Khi tiến hành phân tích hàm lượng protein thô trong thịt cá sau khi thí nghiệm thì ở công thức có bổ sung 0,75g/kg thức ăn cho hàm lượng protein cao nhất (21,75%), trong khi đó ở công thức không bổ sung enzyme là 18,27% và ở cá trước thí nghiệm là 17,05%. Các chỉ tiêu khác về dinh dưỡng cá sau thí nghiệm như lipid thô, tro và độ ẩm không có sự sai khác giữa công thức có bổ sung hay không bổ sung enzyme ở mức ý nghĩa p < 0,01.
Amylase là một trong những men tiêu hóa giúp qua trình chuyển hóa tinh bột dưới tác dụng thủy phân các dây nối glucose, biến cơ chất là Polysaccaride thành các đường oligosaccharide, maltotriose, maltose tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hấp thụ của động vật nói chung và động vật thủy sản nói riêng. Ngoài ra, amylase còn tham gia vào các phản ứng chống viêm, giải phóng histamine và các chất tương tự.
Enzyme amylase thường được bổ sung để kích thích sự tăng trưởng và phát triển mạnh của động vật thủy sản ở các giai đoạn mong muốn. Với cá ăn thực vật:
enzyme này phân giải tinh bột có trong thức ăn của cá: Cỏ, khoai lang, khoai mỳ....
Đối với cá ăn thịt động vật: enzyme này sẽ phân giải glycogen hay glucid trong tế bào động vật.