Tầm quan trọng của các chất tăng cường khả năng tiêu hóa trong công thức thức ăn thủy sản

Làm thế nào để thêm lyso-phospholipid và muối mật vào thức ăn nuôi trồng thuỷ sản có thể cải thiện hiệu quả hấp thụ các chất dinh dưỡng chính, đặc biệt là chất béo, bằng cá.

Sản lượng thủy sản toàn cầu đang theo dõi việc mở rộng nuôi trồng theo cấp số nhân và đạt gần 40 triệu tấn vào năm 2017, với mức tăng trưởng hàng năm dự đoán là 5,5% trong giai đoạn 2015 và 2025 (Tacon và Metian, 2015). Khối lượng sản xuất ngày càng tăng dẫn đến nhiều loài nuôi trồng thuỷ sản đang phải đối mặt với những thách thức liên tục về giá cả của trang trại và lợi nhuận của hoạt động nông nghiệp.

Ngoài ra, tất cả các thành phần thủy sản chính - bao gồm bột cá, dầu cá, protein thực vật và dầu, bột mì, phốt phát thức ăn, phụ gia, vitamin và khoáng chất - đã cho thấy sự biến động giá đáng kể trong những năm qua.

Sự thay thế ngày càng tăng của các thành phần biển bởi nguồn gốc thực vật đã kiểm soát áp lực kinh tế đối với nông dân và các nhà sản xuất thức ăn và cho phép tiếp tục cung cấp thủy sản có thể đáp ứng khối lượng cần thiết cho ngành công nghiệp đang phát triển.

Mặc dù cân nhắc về kinh tế và khối lượng, công thức thức ăn không chỉ về giá cả, và việc cung cấp dinh dưỡng, hấp thụ và sử dụng từ các thành phần mới phải được dự tính. Sự bổ sung ngày càng tăng của các thành phần thực vật đòi hỏi bổ sung các chất dinh dưỡng thiết yếu như cholesterol, axit béo không bão hòa đa chuỗi dài omega-3 (n-3 LC-PUFA), phospholipid, axit amin và các khoáng chất vi lượng để bù đắp cho những khoảng trống dinh dưỡng được giới thiệu khi thay thế thành phần biển.

Một cuộc khảo sát gần đây so sánh thức ăn tôm thương phẩm được sản xuất ở Ấn Độ cho thấy sự gia tăng ngày càng tăng của các thành phần thực vật từ năm 2014 đến năm 2016 đã làm giảm 16% và 24% ở mức độ n-3 LC-PUFA và cholesterol tương ứng (van Halteren và Coutteau, 2017).

Hơn nữa, protein thực vật chứa các yếu tố chống dinh dưỡng ổn định nhiệt, có thể gây viêm ruột ở các loài cá nuôi ăn thịt và cuối cùng có tác động tiêu cực đến sự hấp thụ chất dinh dưỡng (Krogdahl et al., 2006). Với những xu hướng hiện tại trong công thức nuôi thủy sản, điều quan trọng là không chỉ nhằm mục đích tối ưu hóa đầu vào dinh dưỡng với chi phí thấp mà còn sử dụng các giải pháp thay thế tối đa hóa sự hấp thu và sử dụng chất dinh dưỡng.

Các chất tăng cường tiêu hóa giúp tối ưu hóa tiềm năng tiêu hóa tạo ra sự linh hoạt trong việc sử dụng các thành phần thực vật và xây dựng các nguồn thức ăn chất lượng cao và chi phí thấp nhất.

Một loạt các khái niệm và sản phẩm đang được nghiên cứu để cải thiện tiêu hóa và sử dụng thức ăn trong các loài vật nuôi. Sinh học cho ăn, sinh lý tiêu hóa và yêu cầu dinh dưỡng của các loài vật nuôi khác với các sinh vật nuôi trồng thủy sản.

Do đó, việc áp dụng trực tiếp các chất tăng cường tiêu hóa trong nuôi trồng thủy sản đòi hỏi phải có sàng lọc thực nghiệm trước với mục đích xác định các hợp chất hiệu quả cho các loài nuôi trồng thủy sản khác nhau.

Hơn nữa, một yếu tố quan trọng là các hợp chất này phải chịu nhiệt để tạo điều kiện cho ứng dụng trong máy trộn theo các điều kiện chế biến thực tế được áp dụng trong sản xuất thủy sản. Bài viết này mô tả các chất tăng cường tiêu hóa khác nhau và minh họa tiềm năng ứng dụng của chúng trong thủy sản để giảm chi phí đồng thời tối ưu hóa tiềm năng tiêu hóa và hiệu suất tăng trưởng.

Dầu và chất béo là những nguồn quan trọng của chất béo và năng lượng cần thiết cho động vật. Tăng cường hấp thu và sử dụng lipid là rất quan trọng để tối đa hóa hiệu quả hoạt động của các thành phần thực vật có trong các loại thủy sản thương mại.

Nhóm chất tăng cường tiêu hóa đầu tiên nhắm vào các thành phần lipid của thức ăn là chất nhũ hóa. Mặc dù chất béo không hòa tan trong nước, sự tiêu hóa lipid diễn ra trong môi trường nước.

Chất nhũ hóa là chất hoạt động bề mặt làm giảm sự căng thẳng giữa nước và lipid, làm cho lipid bị phân hủy thành các giọt nhỏ hơn có thể phân tán trong nước và cho phép tiêu hóa triglyceride hiệu quả hơn bằng lipase.

Sau khi tiêu hóa, chất nhũ hóa kết hợp với các monoglyceride do tiêu hóa và các axit béo tự do để tạo thành các mixen vận chuyển chúng đến bề mặt tế bào ruột để hấp thụ.

Phospholipid là chất nhũ hóa nổi tiếng, với lecithin có khả năng là dạng phospholipid phổ biến nhất được sử dụng trong dinh dưỡng động vật. Chúng bao gồm một nhóm đầu ưa nước, bao gồm nhóm phosphate và glycerol, và hai đuôi axit béo lipophilic (Hình 1).

Đặc tính lipophilic cao của phospholipid làm cho chúng trở thành chất nhũ hóa tuyệt vời cho nhũ tương nước trong dầu (tức là lượng nước hạn chế được thêm vào môi trường giàu lipid) như sản xuất bơ thực vật, nhưng chất nhũ hoá yếu cho điều kiện dầu trong nước (ví dụ: lượng lipid giới hạn được thêm vào môi trường nước giàu) chẳng hạn như tiêu hóa trong ruột.

Vì vậy, việc sử dụng phospholipid trong thức ăn chăn nuôi nên được thúc đẩy như là nguồn đáp ứng yêu cầu động vật hơn là chiến lược để tối ưu hóa sự hấp thụ lipid.

Hình 1. Cấu trúc của phospholipid và lyso-phospholipid.

Cấu trúc của lyso-phospholipid, chỉ có một đuôi axit béo, làm cho chúng trở nên ưa nước hơn phospholipid, dẫn đến khả năng tốt hơn để hình thành số lượng nhỏ hơn và tăng lên của các mixen.

Emulsification hiệu quả hơn trong môi trường ruột được thực hiện thông qua việc sử dụng lyso-phospholipid, một dẫn xuất của phospholipid sau thủy phân enzym. Lyso-phospholipid chỉ chứa một đuôi axit béo (Hình 1). Cấu trúc này làm cho chúng trở nên ưa nước hơn phospholipid, chuyển thành khả năng tốt hơn để phân tán chất béo, tạo thành số lượng nhỏ hơn và tăng số lượng các mixen, và do đó hấp thụ tốt hơn.

Việc bổ sung Aqualyso lyso-phospholipid dựa trên 0,1% và trong 75 ngày để nuôi cá chẽm châu Âu chỉ với 16% bột cá và còn lại là protein thực vật giúp cải thiện 5% tỷ lệ tăng trưởng cụ thể (SGR% / ngày) và Giảm 4% tỷ lệ chuyển đổi thức ăn (FCR) liên quan đến kiểm soát (Hình 2).

Trong thức ăn cá hồi cầu vồng với 15% bột cá và 30% bột đậu nành, 0,2% bao gồm Aqualyso trong 56 ngày cải thiện trọng lượng cuối cùng 5% cũng như SGR và FCR 4%. Cải thiện hiệu suất sau khi bổ sung Aqualyso cũng được chứng thực trong cá rô phi ăn cỏ, trong đó 0,1% trong thức ăn thương mại chưa thành niên trong 75 ngày dẫn đến 7% cải thiện trọng lượng cuối cùng và 2% cải thiện SGR và FCR.

Hình 2. Những cải thiện trong các thông số hiệu suất tăng trưởng ở các loài ăn thịt và ăn cỏ sau khi bổ sung Aqualyso.

Muối mật là loại chất nhũ hóa thứ hai. Không giống như phospholipid và lyso-phospholipid, khả năng nhũ hóa của muối mật bắt nguồn từ cấu trúc steroid phẳng, với các nhóm hydroxyl ưa nước ở phía lõm và các nhóm methyl lipophilic ở phía lồi (Sarkar và cộng sự, 2016).

Các đặc tính nhũ hóa của muối mật cao hơn phospholipid trong đó một muối mật cao: tỷ lệ phospholipid thúc đẩy sự hình thành các micelles kích thước nhỏ được vận chuyển nhanh hơn đến bề mặt tế bào ruột (Cabral và Small, 1989).

Bên cạnh chất nhũ hóa lipid, muối mật là các chất chuyển hóa chính của cholesterol, và tham gia vào quá trình cân bằng nội môi cholesterol và kích hoạt lipase tụy cho phép thủy phân chất béo thành monoglycerides (Buchinger và cộng sự, 2014).

Việc bao gồm protein thực vật, đặc biệt là bột đậu nành, trong các loài cá ăn thịt có liên quan đến mức độ giảm hoặc hoạt động của muối mật và do đó giảm tiêu hóa lipid (Yamamoto et al., 2007; Romarheim et al., 2008). 

Điều này đã được quy cho trước là giảm tái hấp thu muối mật do viêm ruột (Kortner et al., 2013), và thứ hai là tổn thất cao do gắn với xơ thực vật, chứng thực sự giảm tiêu hóa lipid trong bột đậu nành cho ăn không phải là luôn luôn hoặc chỉ liên quan đến viêm ruột (Refstie et al., 2006).

Chế độ ăn bổ sung muối mật để đáp ứng các yêu cầu gia tăng liên quan đến việc bao gồm protein thực vật có thể khôi phục hoặc củng cố các chức năng nói trên và do đó thúc đẩy tiêu hóa và sử dụng chất dinh dưỡng tối ưu.

Điều này đã được chứng minh trong cá hồi biển và cá hồi cầu vồng, trong đó bổ sung muối mật vào protein đậu nành cho tiêu chuẩn hóa quá trình tiêu hóa như được phản ánh bằng những cải thiện về tiêu hóa lipid và carbohydrate (Takagi et al., 2002; Romarheim et al., 2008).

Những cải tiến trong tiêu hóa chất dinh dưỡng, đặc biệt là chất béo, làm cho muối mật trở thành một công cụ có giá trị khi nhằm giảm mức độ bao gồm lipid trong công thức thức ăn.

Trong chế độ ăn kiêng nhiệt độ thấp cho cá hồi, giảm lipid từ 27% xuống 23% và bổ sung muối mật (Lipogest) giảm chi phí thức ăn xuống 5% mà không ảnh hưởng đến hiệu suất tăng trưởng và hiệu quả chuyển đổi.

Tóm lại, xu hướng hiện tại trong công thức nuôi thủy sản thúc đẩy việc áp dụng các chất phụ gia tăng cường tiêu hóa như lyso-phospholipid và muối mật giúp cải thiện hiệu quả hấp thu các chất dinh dưỡng chính, đặc biệt là chất béo và mức dinh dưỡng thiết yếu ngày càng hạn chế.

Điều này ngụ ý khả năng chiết thêm giá trị dinh dưỡng của mỗi kg thức ăn, và đặc biệt quan trọng khi nhằm bù đắp việc sử dụng chất béo bị suy giảm có nguồn gốc từ các công thức thực vật cao và giảm mức chất béo trong khẩu phần mà không ảnh hưởng đến hiệu suất