Chất phụ gia trong sản xuất thức ăn cá

Thức ăn nuôi trồng thủy sản là một tập hợp các nguyên liệu đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng phục vụ các chức năng sinh lí như là hệ thống miễn dịch, sự sinh trưởng và sinh sản. Để đảm bảo chất dinh dưỡng lấy vào được tiêu hóa, hấp thụ và chuyển đến tế bào; các chất phụ gia đã được thêm vào thức ăn. Chất phụ gia mang lại những lợi ích cụ thể như: thúc đẩy sự tăng trưởng và tăng cường sức khỏe, cải thiện hệ miễn dịch cùng các lợi ích sinh lí khác mà thức ăn truyền thống không đảm bảo được.

Những chất phụ gia thường được thêm vào thức ăn của cá bao gồm: probiotic (vi sinh vật sống hữu ích trong đường ruột vật chủ), prebiotic (thức ăn của probiotic), chất phytogenics (chất thay thế kháng sinh), chất kích thích miễn dịch, enzym, hormone (nội tiết tố), các acid hữu cơ,... thường được thêm để quản lý năng suất cá và cải thiện thu nhập cho người nuôi.

Chất phytogenic

Là sản phẩm có nguồn gốc thực vật, được thêm vào thức ăn nhằm tăng tính hấp dẫn của thức ăn và cải thiện năng suất cá. Những hoạt chất thực vật này có nhiều tác dụng trên các sinh vật bao gồm cải thiện năng suất và tiêu hóa của thức ăn, giảm sự bài tiết nitơ, tăng cường chức năng ruột. Đây là nhóm phụ gia không đồng nhất có nguồn gốc từ lá, rễ, củ hoặc quả của cây thảo dược, gia vị, những loài cây khác,... chúng có sẵn ở dạng rắn, khô hay dạng dầu.

Phytogenic có nguốn gốc từ thực vật.

Gbadamosi và cộng sự đã tiến hành thí nghiệm khi sử dụng dịch chiết xuất từ cây chùm ngây để chống lại sự nhiễm khuẩn Aeromonas hydrophila và stress do sự vận chuyển đối với cá rô phi. Họ chiết xuất được 0.1g trên 100g lá và bổ sung vào thức ăn của cá rô phi, kết quả cho thấy chúng hiệu quả trong việc bảo vệ gan và giảm stress.

Một nghiên cứu khác sử dụng bột lá cây ổi và dịch ethanol chiết xuất từ lá ổi có thể kiểm soát sự nhiễm khuẩn Aeromonas hydrophila. Cá bị nhiễm khuẩn cũng giảm tỉ lệ chết khi sử dụng hỗn hợp trên hơn là sử dụng kháng sinh oxytetracyline. Theo Zilberg, cá rô phi được ăn lá cây hương thảo khô sẽ giảm tỉ lệ chết khi nhiễm khuẩn Streptococcus iniae. Họ chỉ ra rằng, khi sử dụng 8% hương thảo thì tỉ lệ chết của cá là 44% gần tương đương nghiệm thức sử dụng tetracyline (43%) và thấp hơn nghiệm thức đối chứng - không sử dụng kháng sinh điều trị (65%).

Ngoài ra, nghiên cứu của Goda cho thấy sử dụng 200mg cây sâm trên một kilogam thức ăn, sử trong 17 tuần sẽ làm tăng khả năng tăng trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn, các chỉ số huyết học và tỉ lệ sử dụng protein ở các giống cũng cao hơn.

Probiotic - Men vi sinh

Là tập hợp các vi sinh vật sống được cung cấp với số lượng vừa đủ để nâng cao sức khỏe vật nuôi. Chúng không mang mầm bệnh, độc tố cũng như không có tác dụng phụ khi sử dụng. Đặc biệt, chúng hiệu quả trong việc cải thiện và cân bằng đường ruột. Vi sinh vật được sử dụng bao gồm vi khuẩn Gram âm, Gram dương, nấm và tảo đơn bào.

Các chủng probiotics.

Một số tác dụng của men vi sinh: chống lại sự nhiễm trùng, kìm hãm hóa chất, cải thiện chất lượng nước, tăng cường đáp ứng miễn dịch bằng các hoạt động thực bào. Đối với vi khuẩn gây bệnh: chúng cạnh tranh vị trí bám và dinh dưỡng trên niêm mạc ruột. Ngoài ra, các vi sinh vật có lợi còn tiết enzyme phân giải thức ăn, tăng khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng của cơ thể.

Nghiên cứu của Zhou cho thấy rằng khi thêm Bacillus coagulans và Rhodopseudomonas palustris với nồng độ là 9x 10⁷ CFU/ml (số đơn vị khuẩn trên 1 ml) vào thức ăn hai ngày một lần sẽ cải thiện trọng lượng mỗi ngày, tỉ lệ sống cũng cao hơn nghiệm thức không bổ sung men vi sinh trên cá.

Tương tự theo phân tích của Wang, khi thêm 1x 10⁷ CFU/ml khuẩn E. faecium vào nước bốn ngày một lần thì trọng lượng thu hoạch và tốc độ tăng trưởng sẽ cao hơn nghiệm thức không bổ sung. Thêm vào đó, ở nghiệm thức được bổ sung vi sinh, hoạt động của enzyme và sự hô hấp của các tế bào thực bào cũng cao hơn.

Theo Pigott, khi kết hợp các khuẩn Streptococcus faecium and Lactobacillus acidophilus và nấm (Saccharomyces cerevisae) sẽ cải thiện khả năng tăng trưởng của cá rô phi. Ở nghiên cứu của Aly chỉ ra Bacillus subtilis and L. acidophilus, là những loại khuẩn tiềm năng kích thích đáp ứng miễn dịch ở cá rô phi. Cả B. subtilis và L. acidophilus đều ức chế sự tăng trưởng của A. hydrophila. Ngoài ra, B. subtilis ức chế sự phát triển của P. fluorescens trong khi L. acidophilus ức chế sự sinh trưởng của S. iniae.

Prebiotics

Prebiotic là một thành phần thức ăn không thể tiêu hóa, bằng việc chọn lọc kích thích sự tăng trưởng và hoạt động của một hoặc một số loại vi khuẩn đường ruột sẽ giúp cải thiện sức khỏe vật nuôi. Prebiotics là thức ăn của các loài vi sinh, những loài mang nhiều lợi ích cho đường ruột của vật chủ. Để một thành phần thức ăn được xem là prebiotic thì đầu tiên chúng cần không bị phân hủy hay hấp thụ trong đường tiêu hóa; thứ hai là phải được lên men bởi các vi khuẩn đường ruột; chúng là chất chọn lọc một hoặc một số lượng vi khuẩn có lợi cho đường ruột; cuối cùng là có thể biến đổi hệ vi sinh vật đường ruột theo hướng có lợi cho vật nuôi.

Thực phẩm giàu prebiotics.

Prebiotics mang về những biến đổi riêng biệt của vi sinh đường ruột, cụ thể là làm tăng số lượng tế bào vi khuẩn bifidobacteria và lactobacilli hoặc làm giảm những vi khuẩn có hại tiềm tàng mà ảnh hưởng đáng kể đến sức khỏe vật nuôi. Prebiotics được sử dụng phổ biến nhất là inulin, fructo-oligosaccharides, fructo-oligosaccharides chuỗi ngắn, oligofructose, mannan-oligosaccharides, trans-galactooligosaccharides.

Theo nghiên cứu của Tiengtam, inulin trong thành phần thức ăn cá con sẽ cải thiện khả năng tăng trưởng, với lượng 5g/kg thức ăn sẽ làm tăng số lượng hồng cầu, tế bào gốc, hàm lượng Mg, Ca, Fe, tăng chiều dài lông mao ruột và hoạt động của lysozyme. Bổ sung 0.4% mannan oligosaccharides sẽ làm tăng nếp gấp ruột và độ dày cơ thành ruột của cá. Abu-Elala đã thử nghiệm S. Cerevisiae - một tế bào nấm men, chiết xuất ra  prebiotic và kết hợp với tiền probiotic có tác dụng kích thích tăng trưởng và miễn dịch.

Tiền probiotics được thêm vào thức ăn sẽ thúc đẩy khả năng bẩm sinh chống lại mầm bệnh của cá như là A. hydrophila, P. fluorescens và F.columnare. Hassaan cũng thực hiện thí nghiệm về vi khuẩn B. licheniformis và chiết xuất từ nấm men cũng làm tăng hiệu quả sử dụng dinh dưỡng và khả năng tăng trưởng. Trái ngược với các nghiên cứu trên, Shelby tiến hành kết hợp giữa nấm men và thành phần phụ của nấm men như β-glucan hoặc oligo-saccharide thì không cho sự thay đổi về tăng trưởng, khả năng chống bệnh hay sống sót khi nhiễm khuẩn S. iniae hoặc Edwardsiella tarda.

Acid hữu cơ

Acid hữu cơ là carboxylic hữu cơ có dạng cấu tạo chung là R-COOH, ở đây tính acid thể hiện nhờ nhóm carboxyl (-COOH). Chúng là các acid yếu vì chúng phân ly không hoàn toàn ra một ion hydrogen (H+) và một ion carboxylate (-COO-), ví dụ acid acetic (giấm ăn): CH₂COOH. Khẩu phần ăn có thêm acid hữu cơ được sử dụng rộng rãi trong dinh dưỡng động vật và chúng là một chất phụ gia triển vọng trong việc cải thiện sức khỏe đường ruột của vật nuôi.

Có hai hoạt động khác nhau của acid hữu cơ ảnh hưởng đến hệ tiêu hóa của cá: một là làm giảm pH ở dạ dày và đoạn nhỏ ruột góp phần cải thiện hoạt động của enzymes tiêu hóa và hai là acid hữu cơ có thể xâm nhập vào thành tế bào của bất cứ loài vi khuẩn nào, chúng sẽ cắt đứt hoạt động sinh lí của vi khuẩn và ngăn sự tăng trưởng của mầm bệnh. Acid hữu cơ cũng được thêm vào thức ăn để làm giảm các mối nguy tiềm tàng về vi khuẩn, nấm (Aspergillus, Penicillium, and Fusarium). Hầu hết các acid hữu cơ được sử dụng phổ biến dưới dạng đơn như  propionic, sorbic, benzoic, butyric acids, malic acid, lactic acids, and acetic acids; hoặc dạng kết hợp muối của acids hữu cơ như calcium propionate, potassium sorbate, sodium benzoate.

Acid acetic hay giấm ăn.

Theo nghiên cứu của Lim, khi vật nuôi lấy thức ăn nhiều hoặc thức ăn giàu protein thì hàm lượng HCL trong dạ dày sẽ giảm. Điều này sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của pepsin và enzyme tuyến tụy. Abu-Elala cho biết khi bổ sung 0.2% và 0.3% acid hữu cơ, potassium diformate (KDF) đã cải thiện đáng kể lượng thức ăn lấy vào, tăng trọng lượng, tỉ lệ sống, hệ số chuyển đổi thức ăn và tỉ lệ sử dụng protein. Sự giảm pH đường ruột và dạ dày khi bổ sung KDF là bước đầu tiên giúp cải thiện tăng trưởng và protein đường ruột. pH thấp của dạ dày sẽ làm cho hoạt động pepsin hiệu quả hơn khi chuyển hóa protein. Và lí do thứ hai góp phần cải thiện là việc KDF bổ sung sẽ làm giảm tổng lượng vi khuẩn trong phân. Bởi vì acid có thể thấm qua màng tế bào vi khuẩn gam âm và acid hóa quá trình trao đổi chất của chúng.

Koh nghiên cứu về ảnh hưởng của oxytetracycline hoặc acids hữu cơ  (bao gồm năm loại acids hữu cơ: formic acid, lactic acid, malic acid, tartaric acid và citric acid) lên sự tăng trưởng, hiệu quả sử dụng dinh dưỡng và lượng vi khuẩn đường ruột/phân trên cá rô phi. Bổ sung 0.5% oxytetracycline và 0.5% hỗn hợp acid hữu cơ có tác dụng chống lại S.agalactiae. Ngoài ra, acid hữu cơ có thể thay thế oxytetracyline. Trong một số trường hợp, khi trộn 1g/kg acid fomic và 2g/kg propionic acid là một phương pháp ưu việt để chống lại khuẩn A. sobria. Theo Khaled cho biết sodium diformate là chất phụ gia thương phẩm phù hợp cá rô phi giống. Bổ sung 3g/kg vào thức ăn sẽ cải thiện hệ số chuyển đổi thức ăn FCA và PER cũng như khả năng tiêu hóa protein và lipid.

Enzymes

Hiện nay, một số enzyme ngoại sinh như phytase, carbohydrase, protease và lipase được dùng càng ngày phổ biến trong thức ăn thủy sản để chống lại các yếu tố kháng dinh dưỡng giúp cải thiện đường ruột và tăng trưởng tốt. Ví dụ phytase là enzyme riêng biệt để phân giải phytate, và đã được sử dụng qua hơn hai thập kỉ. Theo Bai, lên tới 80% phosphorus trong các loại hạt ở dạng phytate và khả năng tiêu hóa tự nhiên của cá với phytate lại rất thấp. Do đó sử dụng phytase sẽ làm tăng khả năng tiêu hóa phosphorus. Tuy nhiên, enzymes thường bị biến tính bởi nhiệt trong quá trình chế biến thức ăn, nhiệt độ tối ưu cho enzyme hoạt động là 37^oC mà khi sử dụng trên cá là động vật sống trong nước lạnh, thân nhiệt thấp. Điều này sẽ gây ảnh hưởng đến việc ứng dụng enzymes trong thức ăn thủy sản.

Hoạt động của enzymes.

Liebert đã thực hiện nghiên cứu về sự sử dụng dinh dưỡng của cá rô phi dựa trên khẩu phần ăn là thực vật và hàm lượng photpho thấp, có bổ sung vi khuẩn cố định enzyme phytase. Đã có một sự cải thiện rõ rệt về tăng trưởng khi có mặt phytase, thêm cả hệ số chuyển đổi thức ăn, hiệu quả sử dụng protein,…. Thêm vào đó, thành phần khoáng của vảy và xương sống cũng chuyển biến đáng kể. Tương tự Goda tiến hành thí nghiệm bổ sung khuẩn S. Cerevisia và các enzymes tiêu hóa ngoại sinh (pepsin, papain, amylase) vào khẩu phần ăn để đánh giá tăng trưởng và hiệu quả sử dụng thức ăn cũng như các chỉ số huyết học ở các rô phi giống. Kết quả nghiên cứu cho thấy các mục tiêu trên đều cao hơn đáng kể so với nghiệm thức đối chứng (không bổ sung).

Hormones

Các loại hormones khác nhau đã được sử dụng cho các mục đích riêng biệt trong nuôi trồng thủy sản. Ví dụ hormone tăng trưởng và hormone tuyến giáp có vai trò đặc biệt trong việc tích lũy các tế bào soma của cá rô phi.

Ví dụ như sản xuất cá rô phi đơn tính đã sử dụng hormone steroid trong 47 loại có thể sử dụng để cho ra cá đơn tính cho tốc độ tăng trưởng bình quân cao, hạn chế sinh sản, giảm các hành vi tình dục và tính lãnh thổ, đồng thời giảm sự kích thước thu hoạch và các tác động đối với môi trường. Việc can thiệp giới tính có liên quan đến việc sử dụng methyl testosterone qua đường ăn. Tuy nhiên, gần đây đã có nhiều cuộc tranh cãi xoay quanh hormone methyl testosterone từ một báo cáo về ảnh hưởng của hormone này đến người tiêu dùng, nhà sản xuất thức ăn và môi trường.

Methyl testosterone dùng trong chuyển cá rô phi toàn đực.

Chất đáp ứng miễn dịch

Là hợp chất tự nhiên kích thích hệ thống miễn dịch của vật chủ bằng cách tăng sức đề kháng với hầu hết các mầm bệnh. Cá được cung cấp khẩu phần ăn được bổ sung thêm các loại thực vật như 0.25% hoa cúc tím, 3% tỏi hoặc 3% cây thì là đen có sức sống và chống chịu tốt hơn không bổ sung. Theo Aly, cá rô phi đạt tỉ lệ sống cao (>85%) khi ăn thức ăn có bổ sung hoa cúc tím với tỏi (3%) sau khi nhiễm A. hydrophila. Ngoài ra, Shalaby cũng trình bày rằng thêm 3% tỏi vào khẩu phần ăn giúp cá có thể tăng trưởng tốt, cải thiện sức khỏe và kìm hãm vi khuẩn tổng cộng. Tương tự, nghiên cứu của Acar trộn 0.1%, 0.3% hoặc 0.5% dầu chiết xuất từ cây cam sẽ thúc đẩy sự phát triển của cá rô phi và chống lại khuẩn S. iniae. Hasanin đã dùng gừng để giúp cá rô phi chống lại dòng khuẩn A. hydrophila.

Các dược liệu thường dùng trong đáp ứng miễn dịch

Kết luận

Dinh dưỡng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến việc nuôi cá. Để có thể thúc đẩy các tiềm năng về gen sinh trưởng của cá ngoài ảnh hưởng của cá yếu tố như: hành vi cá, mật độ nuôi, chất lượng thức ăn, khẩu phần ăn hằng ngày và tần số cho ăn,… thì sử dụng thêm phụ gia thức ăn giúp cải thiện hệ số chuyển đổi thức ăn, cải thiện đường tiêu hóa, kích thích hệ thống miễn dịch, hấp thu độc tố và làm giảm khả năng sinh khả dụng vào máu.

Theo Tewodros Abate Alemayehu