Bài giảng Dinh dưỡng và thức ăn trong nuôi trồng thủy sản - Nguyễn Thanh Hoa
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƯỜNG CAO ĐẲNG THỦY SẢN
Giáo viên soạn: Nguyễn Thanh Hoa – Ngô Chí Phương
BÀI GIẢNG
DINH DƯỠNG VÀ THỨC ĂN TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN
(Tài liệu lưu hành nội bộ)
Bắc Ninh, 2010
BÀI MỞ ĐẦU
NHỮNG HIỂU BIẾT CHUNG VỀ DINH DƯỠNG THỦY SẢN
I. MỘT SỐ KHÁI NIỆM
1.1. Thức ăn
Trong nuôi trồng thủy sản (NTTS), thức ăn đóng vai trò quan trọng vì
chiếm tỷ lệ cao trong chi phí (60-80% tổng chi phí). Tiết kiệm chi phí thức ăn
làm tăng đáng kể lợi nhuận trong nuôi trồng thủy sản.
Thức ăn là vật chất chứa chất dinh dưỡng mà động vật có thể ăn, tiêu hóa
và hấp thu để duy trì sự sống và tích lũy trong các mô cơ thể.
Trong tự nhiên, một loại vật chất có thể là thức ăn của loài cá này, giai
đoạn phát triển cơ thể này nhưng chưa hẳn đã là thức ăn của loài cá khác, giai
đoạn phát triển cơ thể khác. Sự khác biệt đó hoặc là do đặc điểm dinh dưỡng
khác nhau theo loài, mà nguyên nhân chính là khả năng thu nhận và tiêu hóa các
loại thức ăn khác nhau theo loài hoặc do sự khác biệt về mức độ hoàn thiện bộ
máy tiêu hóa theo giai đoạn phát triển cơ thể. Đó cũng thể hiện đặc tính loài.
Thức ăn của động vật thủy sản bao gồm: thức ăn tự nhiên (live food, natural
food), thức ăn nhân tạo (man-made food) còn được gọi là thức ăn công nghiệp
(commercial food) hay thức ăn viên (pellet food), thức ăn tươi sống (fresh food)
và thức ăn tự chế (home-made food).
1.2. Dinh dưỡng
Dinh dưỡng là các quá trình hoạt động sinh lý và hoá học để chuyển hóa
những chất dinh dưỡng có trong thức ăn thành những chất dinh dưỡng cho cơ
thể sử dụng. Có 4 quá trình trong quá trình dinh dưỡng: thu nhận thức ăn, tiêu
hoá hấp thu thức ăn, chuyển hoá và bài tiết các chất dinh dưỡng khỏi cơ thể.
Môn học nghiên cứu các quá trình trên gọi là dinh dưỡng học.
Chất dinh dưỡng là các nguyên tố hay hợp chất hóa học có trong khẩu phần
làm thỏa mãn sự sinh sản, sinh trưởng hay duy trì quá trình sống bình thường.
Năng lượng mà tất cả động vật đều cần được lấy từ mỡ, carbohydrate và từ
các sản phẩm khử amin của các amino acid. Động vật cần hơn 40 chất dinh
dưỡng khác nhau và được lấy từ khẩu phần thức ăn và có những chất bản thân
cơ thể không tổng hợp được gọi là ”chất dinh dưỡng thiết yếu” và một số chất
bản thân có thể tổng hợp được gọi là “chất dinh dưỡng không thiết yếu”. Nhóm
chất dinh dưỡng thiết yếu bao gồm: các amino acid thiết yếu, các axit béo thiết
yếu và các khoáng thiết yếu.
1.3. Lịch sử phát triển dinh dưỡng học động vật thủy sản
Dinh dưỡng học thuỷ sản chỉ mới phát triển gần đây. Những nghiên cứu
đầu tiên về dinh dưỡng thủy sản được thực hiện tại Corland (Ohio, Mỹ) vào
những năm 40 và phát triển nhanh sau những năm 60 của thế kỷ XX. Thức ăn
nhân tạo cho động vật thuỷ sản bắt đầu áp dụng từ thập niên 50 và cuối thập
niên của thế kỷ trước, thức ăn viên được dùng phổ biến tại Mỹ và Châu Âu.
2
Động vật thuỷ sản chủ yếu bao gồm các loài cá có xương (finfish), giáp xác
(crustacean) và nhuyễn thể (mollusca). Chúng có những đặc điểm dinh dưỡng
khác với các động vật trên cạn. Số lượng các loài cá rất phong phú, nhưng hiện
chỉ có khoảng 20 loài được nghiên cứu về dinh dưỡng và đại bộ phận tập trung
vào những loài cá ôn đới.
II. ĐẶC ĐIỂM DINH DƯỠNG CỦA ĐỘNG VẬT THỦY SẢN
Động vật thủy sản) có cấu trúc ống tiêu hoá và chức năng tiêu hoá rất khác
nhau và đa số động vật thuỷ sản đều trải qua giai đoạn ấu trùng. Ở giai đoạn này
nhu cầu dinh dưỡng của chúng biến đổi rất lớn, do vậy nghiên cứu về dinh
dưỡng của động vật thủy sản khó hơn so với động vật trên cạn.
Động vật thủy sản là loài biến nhiệt (poikilotherms) nên có nhu cầu năng
lượng thấp hơn động vật máu nóng. Tuy nhiên, động vật thủy sản lại nhạy cảm
với stress của môi trường, đặc biệt là nhiệt độ nước. Do vậy, nhu cầu dinh
dưỡng thường được xác định ở khoảng nhiệt độ nước thích hợp nhất định, gọi là
nhiệt độ môi trường tiêu chuẩn (SET: Standard Environmental Temperatures).
Ví dụ: theo NRC thì SET của một số loại cá như sau:
Cá hồi (chinook salmon): 59º F (15oC)
Cá hồi vân (rainbow trout): 50oF (10oC)
Cá da trơn Mỹ (channel catfish): 86oF (30oC)
Nhu cầu năng lượng của động vật thuỷ sản thấp hơn động vật trên cạn.
Nhu cầu vitamin cao hơn, đặc biệt vitamin C, do cá không tự tổng hợp
được trong cơ thể, vì vậy nhu cầu vitamin phụ thuộc nhiều vào thức ăn.
Nhu cầu chất khoáng thấp hơn động vật trên cạn.
Hầu hết các loài cá có nhu cầu về axit béo nhóm Ω-3 (hay n-3) và các nhóm
động vật thuỷ sản khác nhau thì có nhu cầu axit béo này khác nhau.
Hiệu suất sử dụng (HSSD) thức ăn của cá cao hơn động vật trên cạn. HSSD thức
ăn của cá trong khoảng 1,2 - 1,7/1, trong khi đó HSSD thức ăn của lợn là 3/1 và
của gà là 2/1).
Về phương thức lấy thức ăn của cá: có nhiều phương thức như bắt mồi (cá
hồi), gặm (cá đối), lọc (cá mè), ký sinh (cá mút đá). Do đó, thức ăn phải được
chế biến và cho ăn phù hợp với phương thức sử dụng thức ăn của cá.
Câu hỏi:
1. Dinh dưỡng và thức ăn là gì ?
2. Đặc điểm dinh dưỡng cơ bản của động vật thủy sản ?
3
CHƯƠNG 1. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA THỨC ĂN
I. KHÁI NIỆM CHUNG
Động vật trong quá trình sống có nhu cầu thức ăn để duy trì các chức năng
bình thường của các hoạt động sống. Thức ăn cho động vật nuôi bao gồm chủ
yếu là thực vật và các sản phẩm từ thực vật.
Vật chất khô trong cơ thể động vật được hình thành từ ba nhóm vật chất
hữu cơ chủ yếu là protein; lipid và carbohydrate, ngoài ra còn có các chất vô cơ
khác như vitamin, acid nucleic và các thành phần khác.
Trong cơ thể động vật, protein có vai trò hình thành nên các mô của động
vật, còn lipid có vai trò là nguồn năng lượng dự trữ. Thành phần protein trong
vật chất khô của cơ thể động vật thường cao hơn ở thực vật, ngoại trừ một số hạt
có dầu hoặc các hạt trong nhóm cây họ đậu.
Sự tổng hợp protein trong cơ thể động vật để hình thành nên các tổ chức
mô của cơ thể như: cơ (thịt); các tổ chức cơ quan bên trong cơ thể; các thể dịch
hoặc các sản phẩm như thịt, trứng... được coi là mục đích chủ yếu khi nghiên
cứu dinh dưỡng của động vật nuôi nói chung và nuôi trồng thuỷ sản nói riêng.
Ngoài các thành phần trên trong cơ thể động vật còn có các thành phần
khác với tỷ lệ rất nhỏ. Ví dụ, acid nucleic, acid hữu cơ và vitamin.
Thức ăn
Vật chất vô cơ
Thức ăn
Carbonhydrate
Vật chất khô
Lipid
Protein
Vật chất hữu cơ
Các acid nucleic
Các acid hữu cơ
Các vitamin
Các vật chất khô trong cơ thể động vật và thực vật được chia thành vật chất
vô cơ và vật chất hữu cơ. Các vật chất vô cơ bao gồm một lượng rất lớn các
nguyên tố tồn tại với số lượng khác nhau, trong các tổ chức, các bộ phận khác
nhau của động vật và thực vật.
Có một số các chất khoáng nhất định tồn tại cả trong cơ thể của động vật và
thực vật là: Canxi (Ca); Phospho (P); Magie (Mg); Natri (Na); Kali (K); Clo (Cl)
và Lưu huỳnh (S), một số nguyên tố như Sắt (Fe); Đồng (Cu); Coban (Co);
Magan (Mn); Flo (F); Mollyden (Mo) và một số nguyên tố khác chỉ tồn tại với
một lượng rất nhỏ trong vật chất sống.
Những thành phần của thức ăn như tinh bột hoặc mỡ được sử dụng như là
nguồn năng lượng. Tuy nhiên, những thành phần dinh dưỡng có vai trò sinh lý
rất đặc trưng như các amino acid, các khoáng chất và vitamin.
4
II. NGUYÊN TẮC PHÂN TÍCH CÁC THÀNH PHẦN CỦA THỨC ĂN
Các thành phần của thức ăn hoặc các mô của động vật, thực vật có thể xác
định bằng phân tích. Nhà khoa học Weende (Đức) đã đưa ra một phương pháp
xác định một cách gần đúng các thành phần của mẫu thức ăn. Người ta gọi
phương pháp này là phương pháp Weende. Theo phương pháp của Weende thức
ăn được chia thành 6 tiểu phần là: nước, mỡ thô, chất xơ, phần chất không chứa
Nitơ, protein thô, tro
Thành phần của các tiểu phần trong mẫu thức ăn
(theo phương pháp của Weende)
Mẫu thức ăn
Nước
Vật chất khô
Vật chất vô cơ
Vật chất hữu cơ
Muối khoáng
Protein thô
Mỡ thô
Chất xơ
Đường
Đất (cát)
Protein tinh Triglycerid
Cellulose
Đường đơn
Amid
Phospholipid
Hemicellulose Tinh bột
Aminoacid Steroid
Lignin
Cutin
Glycogen
Pectin
Hemicellulose
Lignin
Peptid
Purines
Nucleic
acid
Carotenoid
Xanthophyll
Các dầu cần
thiết
III. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CỦA THỨC
ĂN
3.1. Phân tích trong phòng thí nghiệm
3.1.1. Thành phần nước (độ ẩm)
Thành phần nước trong thức ăn có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của thức
ăn; chất lượng thức ăn tỷ lệ nghịch với hàm lượng nước chứa trong nó. Sau khi
phân tích, thành phần dinh dưỡng của thức ăn được biểu diễn dưới dạng tỷ lệ %
vật chất khô.
Thành phần nước (hay độ ẩm) là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất
trong phân tích thành phần dinh dưỡng của thức ăn. Dựa vào độ ẩm người ta có
thể đánh giá được chất lượng và mức độ ổn định của mẫu thức ăn.
Để xác định độ ẩm đưa mẫu thức ăn vào tủ sấy ở 105oC cho đến khi lượng
nước trong mẫu bay hơi hết (khối lượng mẫu ổn định). Thành phần nước trong
5
mẫu sẽ được xác định bằng chênh lệch giữa khối lượng mẫu trước và sau khi
sấy.
Wđ - Wc
Độ ẩm (%) =
x 100
Wđ
Trong đó:
Wđ là khối lượng mẫu trước khi sấy (g)
Wc là khối lượng mẫu sau khi sấy (g)
Phương pháp này áp dụng được đối với đa số các mẫu thức ăn. Tuy nhiên,
có một số loại thức ăn mà trong thành phần của nó có nhiều acid béo dễ bay hơi
hoặc amoniac thì phương pháp này ảnh hưởng đến kết quả phân tích, đối với các
mẫu thức ăn loại này người ta chỉ sấy chúng ở nhiệt độ 700C.
3.1.2. Chất tro:
Tro là phần còn lại của mẫu sau khi mẫu được nung ở nhiệt độ 500oC. Tất
cả các thành phần hữu cơ được đốt cháy ở nhiệt độ này; phần còn lại là thành
phần vô cơ của mẫu gồm các khoáng đa lượng (K; Ca; Na; Mg); các khoáng vi
lượng (Al; Fe; Cu; Mn; Zn, I; F). Trong thành phần của chất tro cũng bao gồm
một lượng carbon (C) có trong các thành phần hữu cơ của mẫu thức ăn.
3.1.3. Protein thô:
Lượng protein thô trong mẫu thức ăn được xác định từ thành phần nitơ có
trong mẫu. Thành phần nitơ được xác định bằng phương pháp Kjeldahl.
Protein là một hợp chất hữu cơ có chứa nitơ, trong thành phần hoá học của
protein có chứa khoảng 50 - 55% carbon; 22 - 26% oxy; 15 - 18% nitơ, người ta
đã lấy giá trị trung bình của nitơ là 16% khối lượng protein. Như vậy, khối
lượng protein = (khối lượng nitơ có trong mẫu) x 100/16 hay khối lượng protein
= (khối lượng nitơ) x 6,25
Bằng phương pháp Kjeldahl có thể xác định được Nitơ tổng số và từ đó
tính được hàm lượng protein thô có trong mẫu thức ăn.
Cần phân biệt khái niệm protein thô và protein tinh: Protein thô (crude
protein) được tính toán từ hàm lượng nitơ tổng số, tức là gồm không chỉ nitơ của
protein mà còn có nitơ của các thành phần không phải là protein như peptide;
polypeptide; nucleic acid; các amino acid tự do... protein tinh là những protein
mà quá trình tiêu hoá chỉ giải phóng ra amino acid.
3.1.4. Lipid thô:
Thành phần lipid thô được xác định bằng cách chiết xuất mẫu trong dung
môi hữu cơ, thành phần còn lại sau khi dung môi bay hơi hết là lipid thô. Ngoài
mỡ thô, các thành phần khác của lipid gồm có: phospholipid; sterol; các dầu cần
thiết khác, tuy nhiên các thành phần này thường có giá trị năng lượng thấp hơn
so với mỡ.
Có nhiều phương pháp phân tích mỡ khác nhau, phương pháp thông dụng
nhất là phương pháp Soxhlet.
6
3.1.5. Thành phần carbohydrate:
Theo phương pháp của Weende, thành phần carbohydrate có trong mẫu
thức ăn được chia thành 2 phần: chất xơ và phần chiết hoà tan không chứa nitơ.
Chất xơ là phần vật chất hữu cơ còn lại không hoà tan sau khi xử lý mẫu
bằng cách đun trong acid loãng. Thành phần của chất xơ gồm có một lượng lớn
cellulose, lignin và chất khoáng tồn tại trong mẫu thức ăn.
Phần chiết không chứa nitơ bao gồm các đường đơn, tinh bột, một phần
hemicellulose và lignin hoà tan trong nước. Việc phân chia carbohydrate thành 2
nhóm khác nhau theo Weende chủ yếu dựa trên khả năng hoà tan, khả năng tiêu
hoá và giá trị dinh dưỡng của chúng.
Phần chiết xuất không chứa nitơ có thể được xác định bằng cách lấy tổng
khối lượng ban đầu của mẫu trừ đi khối lượng của 5 thành phần đã biết.
3.2. Phương pháp nuôi dưỡng
Phương pháp bố trí thí nghiệm
- Thí nghiệm trên cùng hệ thống.
- Các nghiệm thức bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên, lập lại ít nhất 3 lần.
- Tôm cá trước khi bố trí thí nghiệm phải cân đo chiều dài và khối lượng.
- Các chế độ chăm sóc phải giống nhau.
- Lượng và nhịp cho ăn phải thích hợp với đối tượng nghiên cứu. Nên cho
ăn giống nhau về khẩu phần, hoặc theo nhu cầu.
- Định kỳ 1 tuần hoặc 10 ngày kiểm tra: tỷ lệ sống, tốc độ sinh trưởng, hệ
số thức ăn…
- Điều chỉnh lượng thức ăn sau mỗi lần thu mẫu.
- Thời gian thí nghiệm khoảng 8-10 tuần
IV. MỘT SỐ CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ TRONG NGHIÊN CỨU DINH
DƯỠNG ĐVTS
4.1. Tỷ lệ sống (%):
Số cá thể cuối
Tỷ lệ sống =
x 100
Số cá thể đầu
4.2. Sinh trưởng:
* Tăng trọng:
W=Wt - Wo
* Tỷ lệ tăng trọng (%):
Wt - Wo
Wg =
x 100
Wo
* Tốc độ tăng trọng theo ngày (g/ngày):
7
Wt - Wo
t
DWG =
* Tốc độ tăng trưởng đặc biệt (%/ngày):
LnWt - LnWo
t
SGR (%/ngày) =
x 100
Trong đó:
Wo: trung bình khối lượng ban đầu (g)
Wt: trung bình khối lượng cuối (g)
t: thời gian giữa các lần kiểm tra (ngày)
4.2. Hệ số thức ăn:
Lượng thức ăn sử dụng (g)
Khối lượng gia tăng (g)
FCR =
* Hệ số tiêu tốn thức ăn: là lượng thức ăn sử dụng để tăng một đơn vị khối
lượng. Hệ số này được tính trong thực tế sản xuất
* Hệ số chuyển hóa thức ăn là lượng thức ăn động vật thực sự ăn vào để
tăng một đơn vị thể trọng. Hệ số này thường được tính trong các thí nghiệm.
Ví dụ: Sau khi cá ăn 1,5 kg một loại thức ăn nào đó thì khối lượng tăng
được 1kg, thì hệ số thức ăn (thường ký hiệu là FCR) bằng 1,5.
Hệ số thức ăn thay đổi theo loài cá, giai đọan phát triển cơ thể , điều kiện môi
trường sống, loại thức ăn, phương thức cho ăn...
4.4. Hiệu quả sử dụng thức ăn:
Hiệu quả sử dụng thức ăn được định nghĩa như tăng trọng của đối tượng
nuôi trên đơn vị thức ăn sử dụng.
1
Tăng trọng của đối tượng nuôi (g)
Lượng thức ăn sử dụng (g)
FCE =
=
FCR
- Đối với nghiên cứu cá bố mẹ cần đánh giá các chỉ số như: hệ số thành
thục, tỉ lệ thành thục, thời gian tái phát dục, sức sinh sản tương đối, sức sinh sản
tuyệt đối, tỉ lệ nở, chất lượng ấu trùng…
- Đối với ấu trùng giáp xác: thời gian biến thái, tỉ lệ biến thái, mức độ phân
8
đàn…
- Đối với giai đoạn nuôi thịt có thể đánh giá thành phần sinh hóa, màu, mùi
của sản phẩm nuôi.
Câu hỏi:
1. Các phương pháp đánh giá chất lượng thức ăn của động vật thủy sản ?
2. Tại sao nguyên liệu có nguồn gốc động vật được đánh giá cao hơn thực vật
trong chế biến thức ăn cho thủy sản?
3. Các chỉ tiêu kỹ thuật cần đánh giá trong nghiên cứu về dinh dưỡng của động
vật thủy sản?
9
CHƯƠNG 2. DINH DƯỠNG PROTEIN VÀ ACID AMIN
I. KHÁI NIỆM CHUNG
Protein là vật chất cao phân tử. Tất cả protein đều chứa các nguyên tố C, H,
O và N. Một số khác chứa một lượng nhỏ S.
Ngoài các nguyên tố trên, một số protein còn chưá một lượng rất nhỏ các
nguyên tố như: P; Fe; Zn; Cu; Mg; Ca...
Đơn vị cấu trúc nên protein là các amino acid. Amino acid là những hợp
chất hữu cơ mạch thẳng hoặc mạch vòng trong phân tử có chứa ít nhất một
nhóm amin (- NH2) và một nhóm cacboxyl (- COOH)
Công thức cấu tạo tổng quát của amino acid:
COOH
NH2 - C - H
R
R: được gọi là mạch bên hay nhóm bên, như vậy các amino acid chỉ khác
nhau ở mạch R
Người ta thường dựa vào hình dạng, tính tan hoặc chức năng, thành phần
hoá học để chia protein thành hai nhóm lớn:
+ Protein đơn giản: là những protein mà chỉ giải phóng ra các amino acid trong
quá trình thuỷ phân.
+ Protein kết hợp: phân tử của nó bao gồm protein đơn giản kết hợp với
những thành phần không phải là protein mà người ta gọi là "nhóm ngoại". Tuỳ
theo bản chất của nhóm ngoại có thể phân thành các nhóm như: lipoprotein,
glicoprotein, chromoprotein, phosphoprotein...
II. VAI TRÒ CỦA PROTEIN
- Là thành phần chủ yếu tham gia cấu tạo cơ thể, thay tổ chức cũ xây dựng
tổ chức mới.
- Các acid amin (AA) sẽ tham gia vào các sản phẩm protein đặc biệt có
hoạt tính sinh học cao (hormon, enzyme).
- AA sẽ tham gia quá trình tạo thành năng lượng ở dạng trực tiếp hay tích
lũy ở dạng glycogen hay lipid.
Với những chức năng quan trọng trên, không có vật chất nào có khả năng
thay thế protein trong cơ thể. Khi thức ăn thiếu protein thì động vật chậm sinh
trưởng, chậm phát dục, sức sinh sản giảm. Do đó, protein là chất dinh dưỡng
được đặc biệt chú ý trong thức ăn.
III. NHU CẦU PROTEIN
3.1. Khái niệm chung
Hội đồng khoa học Hoa kỳ (NRC) đã đưa ra một định nghĩa về nhu cầu
protein đối với động vật: "Nhu cầu protein là lượng protein tối thiểu trong thức
ăn nhằm làm thoả mãn nhu cầu các amino acid để đạt tốc độ tăng trưởng tối đa".
Nhu cầu protein của một đối tượng phụ thuộc vào một số yếu tố như: năng
10
lượng của thức ăn, thành phần amino acid và khả năng tiêu hoá của protein thức
ăn.
Để đánh giá một cách đầy đủ nhu cầu protein, người ta đưa ra hai khái
niệm là: nhu cầu protein tương đối và nhu cầu protein tuyệt đối.
Nhu cầu protein tương đối được xác định là tỷ lệ % protein có trong thức
ăn và nhu cầu protein tuyệt đối được định nghĩa như là lượng protein cá tiếp
nhận từ thức ăn trên một đơn vị thể trọng cá (tính theo gam protein trong thức
ăn/kg cá/ ngày).
Trong dinh dưỡng người ta còn sử dụng khái niệm nhu cầu protein cho duy
trì và tăng trưởng. Nhu cầu protein cho duy trì ở cá cao hơn ở động vật có vú. Ví
dụ: cá hồi vân (Oncorhynchus mykiss) nặng 100g có nhu cầu protein duy trì
hàng ngày là 52,1; 69,3 và 97,7 mg/ngày, tương ứng với nhiệt độ môi trường là
10oC, 15oC và 20oC.
Nhu cầu protein cho sản xuất (cho tăng trưởng) cũng cao hơn động vật có
vú 4 lần, gà 2 lần.
Nhu cầu protein của động vật thủy sản thường lớn hơn động vật trên cạn.
Nhu cầu protein của cá dao động trong khoảng từ 25 đến 55%, trung bình 30%,
giáp xác từ 30-60%. Nhu cầu protein tối ưu của một loài nào đó phụ thuộc
nguồn nguyên liệu làm thức ăn (tỉ lệ protein và năng lượng, thành phần amino
acid và độ tiêu hóa protein), giai đoạn phát triển của cơ thể, các yếu tố bên ngoài
khác. Khi động vật thủy sản sử dụng thức ăn không có protein thì cơ thể giảm
khối lượng, bởi vì chúng sẽ sử dụng protein của cơ thể để duy trì các chức năng
hoạt động tối thiểu của cơ thể để tồn tại. Trái lại nếu thức ăn được cung cấp quá
nhiều protein thì protein dư không được cơ thể hấp thu để tổng hợp protein mới
mà sử dụng để chuyển hóa thành năng lượng hoặc thải ra ngoài. Thêm vào đó cơ
thể còn phải tốn năng lượng cho quá trình tiêu hóa protein dư thừa, vì thế sinh
trưởng của cơ thể giảm.
Bảng 1. Nhu cầu protein của một số loài cá (giai đoạn giống)
Nhu cầu
Loài
Nguồn
(%)
Cá da trơn
32-36
Garlinh và Wilson (1976)
Cá chép
31-38 Ogino và Saito (1970) Takeuchi và CTV (1979)
Cá mú
40-50
41-43
44,5
40
Teng và CTV (1978)
Dabrowski (1977)
Nose và Arai (1972)
Lim và CTV (1979)
Satia (1974)
Cá trắm cỏ
Cá Chình Nhật Bản
Cá măng
Cá hồi
40
Cá bánh đường
Cá rô phi
55
56
Yone (1978)
Winfree và Stickney (1981)
11
Bảng 2. Mức protein tối ưu trong thức ăn cho một số loài giáp xác
Mức tối ưu
Loài
Nguồn
(%)
35
42.8
40
Tôm càng xanh (Macrobranchium)
Tôm he Ân độ (Penaeus indicus)
Tôm he Nhật bản (Penaeus japonicus)
Tôm bạc (Penaeus merguiensis)
Tôm sú (Penaeus monodon)
Balazs và Ross (1976)
Colvin (1976)
Banlazs và CTV (1973)
34 - 42 Sedgwick (1979)
46 Lee (19710
3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến nhu cầu protein
- Kích thước và tuổi
Nhu cầu protein của động vật nói chung và cá nói riêng là giảm khi kích
thước và tuổi tăng lên.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ nước
Nhiệt độ nước là yếu tố sinh thái quan trọng ảnh hưởng đến nhu cầu protein
của cá. Nhìn chung trong phạm vi nhiệt độ thích hợp, khi nhiệt độ tăng nhu cầu
protein của cá cũng như giáp xác tăng lên.
- Ảnh hưởng của năng lượng trong thức ăn
Chức năng dinh dưỡng chủ yếu của protein là vật chất xây dựng cơ thể.
Nhu cầu protein phụ thuộc vào năng lượng có trong thức ăn.
Nhu cầu protein tăng lên khi thức ăn không đáp ứng đủ năng lượng và
ngược lại nhu cầu protein giảm khi thức ăn dư thừa năng lượng (năng lượng
trong thức ăn chủ yếu từ lipid và carbohydrate).
- Ảnh hưởng của chất lượng thức ăn và loại thức ăn sử dụng
Nhu cầu protein của cá phụ thuộc vào chất lượng thức ăn. Chất lượng thức
ăn bị ảnh hưởng bởi số lượng, tỷ lệ các loại amino acid, đặc biệt là các amino
acid không cần thiết và khả năng tiêu hoá được của thức ăn. Vì vậy, khi tính
toán hình thành công thức thức ăn phải xem xét một cách toàn diện các yếu tố có
liên quan đến chất lượng thức ăn như: tỷ lệ protein/năng lượng; khả năng tiêu
hoá được của thức ăn và tỷ lệ các amino acid cần thiết có mặt trong thức ăn...
- Ảnh hưởng của các yếu tố sinh thái
Đối với những loài cá rộng muối, khi độ mặn tăng lên thì quá trình trao đổi
protein và amino acid tăng lên để đáp ứng nhu cầu năng lượng và nhu cầu sinh
tổng hợp các vật chất để cân bằng áp suất thẩm thấu giữa cơ thể và môi trường.
Ví dụ đối với cá hồi khi nuôi ở môi trường nước có độ mặn là 10‰ thì có nhu
cầu protein là 40% nhưng ở môi trường có độ mặn là 20‰ thì nhu cầu protein là
43,5%.
IV. NHU CẦU AMINO ACID
Khi nói đến protein, người ta không chỉ quan tâm đến hàm lượng của nó
trong thức ăn mà còn chú ý đến các acid amin tham gia cấu tạo nên protein (đặc
biệt là thành phần và tỷ lệ các acid amin thiết yếu trong protein). Nhu cầu
12
protein nói một cách chính xác hơn đó chính là nhu cầu amino acid. Nhu cầu
amino acid của động vật nói chung có liên quan chặt chẽ đến thành phần amino
acid trong các tổ chức mô của chúng. Thành phần amino acid của các nguyên
liệu như bột cá, là rất gần với thành phần amino acid cho nhu cầu tăng trưởng, vì
vậy bột cá là nguồn protein có chất lượng cao để sản xuất thức ăn cho chăn nuôi.
Thành phần amino acid của thức ăn protein chất lượng cao từ thực vật
không có sự khác biệt so với protein động vật. Tuy nhiên protein thực vật
thường thiếu hụt một hoặc một vài amino acid cần thiết. Sự thiếu hụt này có thể
khắc phục bằng cách phối hợp hai hay nhiều thức ăn protein thực vật với nhau.
Chỉ có sự khác biệt rất cơ bản giữa thức ăn động vật và thức ăn thực vật là
sự có mặt của vitamin B12 trong các nguyên liệu có nguồn gốc động vật mà
không tồn tại trong các nguyên liệu có nguồn gốc thực vật.
Bảng 3. Thành phần amino acid(%) của một số nguyên liệu (NRC, 1997)
Amino acid
Arginine
Glycine
Histidine
Isoleucine
Leucin
Lysine
Methionine
Cystine
Phenylalanine
Tyrosine
Threonine
Tryptophan
Valine
Bột cá
3,,79
4,19
1,46
2,85
4,50
4,83
1,78
0,56
2,48
1,98
2,50
0,68
3,23
60,5
Bột hạt bông Bột đậu nành
Bột ngô
0,50
0,37
0,20
0,37
1,10
0,24
0,20
0,15
0,47
0,45
0,39
0,09
0,52
8,8
4,59
1,70
1,10
1,33
2,41
1,71
0,52
0,64
2,22
1,02
1,32
0,47
1,98
41,4
3,68
2,29
1,32
2,57
3,82
3,18
0,72
0,73
2,11
2,01
1,91
0,67
2,72
48,5
Protein
Ngoài nhiệm vụ chính là cấu tạo nên protein, acid amin còn là tiền chất của một
số sản phẩm trao đổi chất khác. Có hai loại amino acid: thiết yếu và không thiết
yếu.
4.1. Acid amin không thiết yếu
AA không thiết yếu là những AA mà cơ thể sinh vật tự tổng hợp được từ
thức ăn. Chúng bao gồm: Alanin, Glycin, Serin, Tyrosin, Polin, Cystein, Cystin.
4.2. Acid amin thiết yếu
Nhu cầu về amino acid thiết yếu được nghiên cứu nhiều bởi vì cá không thể
tổng hợp được chúng mà phải lấy từ thức ăn. Cũng như động vật bậc cao, các
loài động vật thủy sản nói chung cần 10 loại amino acid, gồm: Arginin, Histidin,
Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Phenillalanin, Threonin, Tryptophan và
Valin (Halver, 1989).
13
Trong 10 amino acid kể trên có Methionine và Pheninlalanine có quan hệ
mật thiết với amino acid không thiết yếu tương ứng là Cystine và Tyrosine. Khi
có mặt Cystine và Tyrosine trong thức ăn thì nhu cầu Methionine và
Pheninlalanine sẽ giảm.
Cystine có thể thay 1/2 nhu cầu Methionin (Cystin và Methionin là 2 acid
amin cùng có S).
Tyrosine có khả năng thay thế cho 30% nhu cầu của Phenylalanin (2 acid
amin này cùng có gốc phynyl).
Cá không thể dự trữ acid amin tự do. Nếu như có một acid amin nào đó
chưa được dùng ngay để tổng hợp protein thì sẽ được chuyển thành acid amin
khác hoặc cung cấp năng lượng.
Do đó sự mất cân đối acid amin sẽ dẫn đến lãng phí acid amin. Thiếu cũng
như thừa bất kỳ acid amin nào thì đều làm giảm hiệu quả sự dụng protein
Ngoài ra, giữa các acid amin có cấu tạo giống nhau còn có tương tác đối
kháng (antagonism). Đó là khi hàm lượng một amino acid nào đó trong thức ăn
vượt quá mức nhu cầu sẽ kéo theo nhu cầu của amino acid có cấu tạo hóa học
tương tự tăng lên. Ngược lại, nếu thiếu loại nào đó thì cũng ảnh hưởng đến các
acid amin khác (acid amin giới hạn). Acid amin thường bị coi giới hạn là
Methionin, Lysine vì các nguồn nguyên liệu có nguồn gốc thực vật có hàm
lượng các acid amin này thường không đủ theo nhu cầu của ĐVTS.
Bảng 4. Nhu cầu acid amin của một vài loài tôm cá
Loài
Tôm
he
Nheo Mỹ Chình Nhật
Rôphi
Chép
Acid amin
Arginin
Histidine
Isoleucine
Leucine
Lysine
Methionine
(+ cystine)
Phenylalanine
(+ tyronsine)
Threonine
Tryptophan
Valine
4,3
1,5
2,6
3,5
5,1
-
4,2
2,1
4,1
5,4
5,3
3,2
5,0
5,6
8,4
4,1
1,0
4,1
38,0
4,2
1,7
3,1
3,4
5,1
-
4,2
2,1
2,3
3,4
5,7
-
5,8
2,1
3,5
5,4
5,3
-
2,3
-
3,2
-
3,1
-
3,6
-
5,0
2,0
0,5
3,0
32,0
5,7
3,6
1,0
2,8
28,0
6,5
3,9
0,8
3,6
38,5
7,1
3,6
0,8
4,0
36,4
% protein trong
khẩu phần
V. TIÊU HÓA PROTEIN
Nhóm men phân giải protein chính gồm có pepsin, trypsin và
chymotripsine. Tiền thân của pepsin là pepsinogen do tuyến dạ dày tiết ra và
14
được hoạt hóa bởi HCl cũng do chính dạ dày tiết ra. Dưới tác dụng của men
pepsin trong môi trường acid, protein được thuỷ phân thành polypeptid. Ở nhóm
cá không có dạ dày không tiết ra men pepsin. Polypeptid từ dạ dày được chuyển
xuống ruột non và được tiêu hoá bởi men trypsin, chymotripsine. Trypsin là men
phân giải các protein hỗn hợp, men này do tuyến tụy tiết ra, tiền thân của nó là
trypsinogen, được hoạt hóa bởi Enterokinaza của ruột. Đối với cá không có dạ
dày (cá chép, mè trắng, rôhu...) thì trypsine là men chủ yếu phân giải protein.
Trypsin ở đoạn ruột trước nhiều hơn đoạn ruột sau. Erepsin do tuyến ruột ở niêm
mạc ruột tiết ra và tồn tại trong dịch ruột.
Ở giáp xác, men tiêu hoá protein tương tự như cá không có dạ dày, nghĩa
là không có men pepsin, nhưng men trypsin thì hoạt động rất mạnh.
Chymotrypsin cũng được xác định có ở nhiều loài giáp xác. Astacine cũng là
một loại men có vai trò quan trọng trong phân giải protein.
Khả năng tiêu hoá protein là tỷ lệ % giữa khối lượng protein được tiêu hoá
hấp thụ và khối lượng protein tiếp nhận từ thức ăn.
Như vậy khả năng tiêu hoá của protein được biểu diễn bằng phương trình
Protein trong thức ăn - protein trong phân
Khả năng tiêu hoá protein =
x 100
Protein trong thức ăn
Khả năng tiêu hoá protein của các loại thức ăn khác nhau nằm trong
khoảng từ 50 - 95%. Khả năng tiêu hoá phụ thuộc trước hết vào chất lượng
protein và phương pháp xử lý, sản xuất thức ăn.
Khả năng tiêu hoá của protein có thể được biểu hiện thông qua lượng Nitơ
được tích lũy trong cơ thể qua phương trình sau:
Nitơ trong thức ăn - Nitơ trong phân
Khả năng tiêu hoá prtein =
x 100
Nitơ trong thức ăn
Tuy nhiên Nitơ trong phân ngoài N có trong thức ăn không được tiêu hoá
và hấp thu, bài tiết ra ngoài còn có cả Nitơ nội sinh (tức là Nitơ từ các sản phẩm
của cơ thể như enzyme, hormone, dịch thể, tế bào, màng nhầy của ruột...).
Vì vậy người ta dùng khái niệm "khả năng tiêu hoá thực" (true digestibility).
N trong thức ăn - (N trong phân - N nội sinh)
Khả năng tiêu hoá thực =
x 100
N trong thức ăn
Với cá chép khả năng tiêu hoá protein tăng lên khi nhiệt độ môi trường
nước tăng từ 20 - 250C, tuy nhiên khi nhiệt độ môi trường tiếp tục tăng thì khả
năng tiêu hoá không tăng mà bằng một hằng số. Đối với cá chép lớn khả năng
tiêu hoá protein trong khoảng nhiệt độ từ 20- 25oC là 89% nhưng ở nhiệt độ
15oC chỉ là 87%. Ngoài nhiệt độ khả năng tiêu hoá protein còn phụ thuộc thành
phần và loại thức ăn protein và giai đoạn phát triển.
15
Bảng 5. Khả năng tiêu hoá (%) của các loại thức ăn protein khác nhau
đối với cá chép 2 và 3 năm tuổi (Scerbina 1973 và Nelring 1965)
Thức ăn protein
Cá chép 2 tuổi
Cá chép 3 tuổi
nhiệt độ 19 - 220C
nhiệt độ 150C
Lúa mạch
Yến mạch
Lúa mạch đen
Lúa mì
Ngũ cốc
Bột đậu trắng
Hạt hoa hướng dương
Bột đậu nành
Bột hạt bông
81
67
59
86
64
64
63
83
66
85
70
70
71
73
81
Bảng 6. Khả năng tiêu hoá của các loại thức ăn protein khác nhau
đối với cá da trơn (theo Brown và CTV 1985; Wilson và Poe 1985)
Thức ăn protein
Khả năng tiêu hoá prtein (%)
Bột cá
Bột thịt
Một máu
Bột ngũ cốc
Ngũ cốc
70 - 86
61 – 82
23 – 47
80 – 92
96 – 97
88 – 92
76 – 83
72 – 79
73 – 78
63 – 77
Lúa mì
Bột hạt bông
Bột đậu nành
Cám gạo
Bột gạo
Bảng 7. Khả năng tiêu hoá của các loại thức ăn protein khác nhau
đối với cá trắm cỏ (%) (theo Law 1986)
Bột cá
91
96
51
Bột đậu nành
Bột ngũ cốc
Cám gạo
Bột cỏ
71
73 – 76
VI. TRAO ĐỔI PROTEIN TRONG CƠ THỂ
Trong cơ thể của động vật nói chung và cá nói riêng, quá trình tổng hợp
protein từ các amino acid và quá trình phân huỷ protein thành các amino acid
luôn diễn ra đồng thời. Các amino acid trong cơ thể có từ 3 nguồn chủ yếu sau:
16
* Các amino acid được giải phóng từ thức ăn protein bằng quá trình tiêu
hoá hoá học có sự tham gia của các enzyme proteasa; các amino acid này được
hấp thu qua thành ống tiêu hoá để vào máu và được máu chuyển đến các tổ chức
cơ quan khác nhau.
* Các amino acid được giải phóng bằng quá trình thuỷ phân, các tổ chức
mô, các cơ quan của chính cơ thể. Các amino acid này cũng được hấp thu qua
thành ruột để vào máu, kết hợp với các amino acid từ thức ăn tham gia vào quá
trình sinh tổng hợp trong cơ thể.
* Các amino acid có thể thay thế (không thiết yếu) được cơ thể tự tổng hợp
bên trong các tổ chức mô kết hợp với các amino acid từ hai nguồn nói trên.
Nguồn amino acid trong cơ thể tham gia vào các phản ứng sinh hoá sau đây:
* Sinh tổng hợp nên protein trong các tổ chức mô hoặc các sản phẩm khác.
* Sinh tổng hợp nên hormone, enzyme hoặc các sản phẩm sinh học có chứa
Nitơ quan trọng khác như: acid nucleic; choline...
* Tham gia vào quá trình oxy hoá để cung cấp năng lượng cho cơ thể. Khi
nguồn amino acid cung cấp từ thức ăn vượt quá nhu cầu sinh tổng hợp trong cơ
thể, thì các amino acid dư thừa sẽ được oxy hoá cho mục đích năng lượng. Các
nghiên cứu về trao đổi protein trong cơ thể động vật thuỷ sinh thường tập trung
chủ yếu vào các loại cá chép và cá hồi, đây là hai loại cá nuôi chủ yếu ở Châu
Âu và Bắc Mỹ.
Quá trình trao đổi protein có thể tóm tắt bằng sơ đồ sau đây:
Quá trình oxy
hoá amino acid
Hấp thu từ thức ăn
qua thành ruột
Tổ chức mô
Thuỷ
phân
Sinh
tổng hợp
Nguồn amino acid
trong cơ thể
Quá trình tự
tổng hợp amino
acit trong cơ thể
Tổng hợp nên
enzyme, hormone
Quá trình trao đổi protein xảy ra ở hầu hết các tổ chức cơ quan trong cơ
thể, nhưng tập trung nhiều hơn ở gan và cơ, ngoài ra còn ở mang cá, tế bào
màng nhầy của ruột, cơ đỏ, cơ trắng... tốc độ trao đổi protein giảm dần theo thứ
tự sau:
Gan > mang > tế bào màng nhầy của ruột > cơ đỏ > cơ trắng.
Gan và mang là các tổ chức có tốc độ tổng hợp protein cao hơn, nhưng cơ
là tổ chức có khối lượng protein lớn nhất, vì vậy hiệu suất tổng hợp protein của
17
cơ là lớn hơn các tổ chức khác trong cơ thể. Ở cá từ 50 - 70% protein được tổng
hợp trong các cơ trắng.
Nguồn amino acid tham gia vào quá trình tổng hợp protein của cơ thể chủ
yếu lấy từ thức ăn, vì vậy những thức ăn protein có chất lượng cao, dễ tiêu hoá,
có thành phần, tỷ lệ các amino acid gần giống với thành phần và tỷ lệ amino
acid của cơ thể có hiệu quả sử dụng cao.
Ngoài chức năng quan trọng là tổng hợp nên protein trong cơ thể, các
amino acid còn tham gia vào quá trình tổng hợp nên các chất hữu cơ chứa nitơ
nhưng là vật chất phi protein. Ví dụ: các amino acid hữu cơ, amino acid tự do,
đặc biệt tổng hợp nên các chất như: Taurine và Trimethylamine là những chất
tham gia vào quá trình điều hoà áp suất thẩm thấu.
Câu hỏi:
1. Tại sao nhu cầu protein của động vật thuỷ sản cao hơn động vật trên cạn?
2. Các yếu tố ảnh hưởng đến nhu cầu protein của động vật thuỷ sản?
3. Nhu cầu acid amin của động vật thủy sản?
4. Quá trình tiêu hóa protein của động vật thủy sản?
5. Quá trình trao đổi protein trong cơ thể động vật thủy sản?
18
CHƯƠNG III. DINH DƯỠNG LIPID
I. KHÁI NIỆM CHUNG
Lipid có đặc tính là không hoà tan trong nước mà hoà tan trong các dung
môi hữu cơ (ete, benzen, etepetrol, toluen…). Lipid là hợp phần cấu tạo quan
trọng của các màng sinh học, là nguồn cung cấp năng lượng, nguồn cung cấp
các vitamin hoà tan trong mỡ như: vitamin A, D, E, K.
Dựa vào phản ứng hoá xà phòng, người ta chia lipid thành 2 nhóm:
- Lipid tham gia được phản ứng hoá xà phòng.
Nhóm này lại được phân thành 2 nhóm nhỏ là: lipid đơn giản và lipid kết hợp.
- Nhóm lipid không tham gia phản ứng hoá xà phòng. Nhóm này gồm có:
+ Steroid
+ Carotinoids
+ Vitamin hoà tan trong mỡ.
Có thể phân loại theo sơ đồ sau đây:
Lipid
Nhóm Lipid không
tham gia được phản ứng
Nhóm Lipid tham gia
được phản ứng hoá xà
hoá xà phòng
phòng
- Steroid
Lipid đơn
giản
Lipid kết
hợp
- Carotinoids
- Mỡ
- Sáp
- Phospholipid
- Glicolipid
- Vitamin hoà tan
trong mỡ
- Lipoprotein
- Sphingolipid
Các acid béo trong mỡ thường có mạch carbon không phân nhánh, có số
carbon chẵn và được chia thành 2 nhóm: acid béo no và acid béo không no.
+ Các acid béo no trong mạch carbon không có nối đôi.
+ Các acid béo không no có một hay nhiều nối đôi trong mạch carbon. Các
acid béo không no thường gặp là:
19
Acid oleic (C18H34O2) có một nối đôi ở vị trí carbon thứ 9 và người ta
thường ký hiệu là: 18:1n-9.
Acid linoleic (C18H32O2) có hai nối đôi ở vị trí carbon thứ 6 và thứ 9, ký
hiệu là: 18:2n-6.
Acid linolenic (C18H30O2) có ba nối đôi ở vị trí carbon thứ 3, 6 và 9.
Căn cứ vào số lượng nối đôi người ta chia acid béo không no thành các
dạng PUFA (có ít nhất hai nối đôi trong mạch carbon) và HUFA có từ 4-6 nối
đôi trong mạch carbon. Giá trị dinh dưỡng của các acid béo không no phụ thuộc
vò số lượng carbon và số lượng nối đôi và vị trí nối đôi đầu tiên trong mạch
carbon.
Một số acid béo cần thiết sau đây thường gặp trong thành phần thức ăn của các
đối tượng thuỷ sản:
Acid Lauric
12:0
18:0
Acid Myristic
Acid Palmitic
Acid Stearic
14:0
16:0
Acid Oleic
18:1n-9
18:2n-6
18:3n-9
20:4n-6
22:5n-3
22:6n-3
Acid Linoleic
Acid Linolenic
Acid Arachidonic
Acid Clupanodonic
II. VAI TRÒ CỦA LIPID
- Cung cấp năng lượng
Lipid là nguồn dinh dưỡng cung cấp năng lượng tốt nhất cho ĐVTS, sự
chia sẻ năng lượng từ protein của lipid được chứng minh trên nhiều loài ĐVTS.
Việc bổ sung lượng lipid thích hợp sẽ giảm nhu cầu protein. Động vật thủy sản
dự trữ lipid với lượng rất lớn ở gan, cơ, giáp xác ở gan tụy. Ngoài ra một số loài
cá dự trữ mỡ dưới dạng mô mỡ bao quanh ruột như cá chép, rô phi, tạo thành lá
mỡ như ở basa.
- Hoạt hóa và cấu thành enzyme
Lipid, đặc biệt là phospholipid có khả năng hoạt hóa enzyme. Ví dụ
phosphattidyl choline có khả năng hoạt hóa enzyme glucose 6 phosphatase,
Adenogentriphosphatase (ATPase). Lipid là thành phần chính của nhiều hormon
là steroid. Ngoài ra một số PUFA acid béo cao phân tử không no (PUFA) là tiền
thân của prostaglandin ở tôm cá (prostaglandin là họ acid béo 5 mạch vòng, số
lượng rất nhỏ, hoạt động giống như hormone).
- Tham gia cấu trúc màng tế bào
Lipid phân cực hay phospholipid có một vai trò rất quan trọng trong dinh
dưỡng vì nó tham gia vào cấu trúc của tất cả các màng tế bào.
- Vận chuyển các vitamin
20
Tải về để xem bản đầy đủ
100 trang
22/04/2022
380
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Dinh dưỡng và thức ăn trong nuôi trồng thủy sản - Nguyễn Thanh Hoa", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_dinh_duong_va_thuc_an_trong_nuoi_trong_thuy_san_ng.pdf
