Trong những năm gần đây, các phân tích phân tử và DNA tiên tiến đã cho phép nghiên cứu chi tiết hơn về hệ vi sinh vật đường ruột và tầm quan trọng của nó trong quá trình chuyển hóa thức ăn và hấp thụ chất dinh dưỡng thích hợp. Sự hiểu biết mới mẻ về mối quan hệ giữa các chất khác nhau đã tạo ra một cuộc cách mạng trong khoa học dinh dưỡng và đã có sự chuyển trọng tâm. Sự phát triển tiên tiến của các chất phụ gia thức ăn trong nuôi trồng thủy sản cũng tập trung hơn vào các enzyme do những tính chất đầy hứa hẹn về tính bền vững kinh tế và môi trường, cũng như mối liên hệ của chúng với các quá trình sinh hóa trong tôm/cá.
Khái niệm về enzyme
Enzyme là một trong nhiều loại protein trong hệ thống sinh học. Đặc tính cơ bản của chúng là xúc tác tốc độ phản ứng sinh hóa bằng cách giảm năng lượng cần thiết để phản ứng bắt đầu nhưng bản thân chúng không bị biến đổi bởi phản ứng đó. Chúng tham gia vào tất cả các con đường đồng hóa và dị hóa của quá trình tiêu hóa và trao đổi chất. Enzyme cung cấp các công cụ mạnh mẽ có thể vô hiệu hóa các yếu tố kháng dinh dưỡng và nâng cao giá trị dinh dưỡng của protein thực vật trong thức ăn. Chúng biến đổi các thành phần thức ăn phức tạp thành các chất dinh dưỡng có thể hấp thụ được.
Enzyme là thành phần thiết yếu của bất kỳ sinh vật sống nào. Trong các phản ứng, enzyme sẽ liên kết với một hoặc nhiều phân tử chất phản ứng (tùy thuộc vào phương thức hoạt động), định vị chúng theo đúng hướng để phản ứng và phá vỡ các liên kết phân tử cụ thể để tạo ra sản phẩm cuối cùng.
Ưu điểm của enzyme:
- Enzyme có thể tham gia hang loạt các phản ứng trong chuỗi phản ứng sinh hóa để giải phóng hoàn toàn năng lượng
- Enzyme có thể tham gia những phản ứng độc lập nhờ khả năng chuyển hóa cao
- Trong phản ứng enzyme, sự tiêu hao năng lượng rất ít
Nguồn enzyme
Enzyme được tạo ra trong mọi sinh vật sống từ các động vật và thực vật bậc cao đến các dạng sống đơn bào đơn giản nhất vì chúng cần thiết cho quá trình trao đổi chất. Các vi sinh vật thường tham gia vào quá trình sản xuất các enzyme như:
- Vi khuẩn: Bacillus subtilis, Bacillus lentus, Bacillus amyloliquifaciens và Bacillus stearothermophils.
- Nấm: Triochoderma longibrachiatum, Asperigillus oryzae, Asperigillus niger và nấm men
Lợi ích của enzyme
Trong nuôi trồng thủy sản, mục đích chính của enzyme là cải thiện tiêu hóa. Điều này đặc biệt quan trọng trong giai đoạn phát triển ban đầu, vì khi ấu trùng thiếu một số enzyme quan trọng, dẫn đến thiếu chất dinh dưỡng. Một số tôm/cá trưởng thành cũng thiếu một số enzyme nhất định. Đó là lý do tại sao các enzyme trong thức ăn có thể có lợi cho tất cả các giai đoạn tăng trưởng.
Các enzyme nội sinh được tìm thấy trong hệ tiêu hóa của tôm/cá giúp phân hủy các phân tử hữu cơ lớn như tinh bột, cellulose và protein thành các chất đơn giản hơn.
Ứng dụng của enzyme là một giải pháp cho tình trạng tỷ lệ chết cao ở ấu trùng động vật thủy sản. Đường ruột của ấu trùng động vật thủy sản ngắn hơn và tương đối kém phát triển so với đường ruột của con trưởng thành. Việc bổ sung enzyme cho ấu trùng là cần thiết.
Các enzyme thường được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản bao gồm protease, amylase, lipase, esterase, cellulase, xylanase và urease. Chúng được sử dụng vì chúng có thể làm tăng sự sẵn có của các chất dinh dưỡng, cải thiện sự hấp thụ chất dinh dưỡng trong hệ tiêu hóa và thúc đẩy tốc độ tăng trưởng của tôm/cá nhanh hơn.
Làm thế nào để các enzyme hỗ trợ tiêu hóa?
Phytase: Tối ưu hóa phospho. Phospho là một yếu tố đặc biệt quan trọng đối với sự tăng trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn và sự trao đổi chất thích hợp của các loài thủy sản. Tuy nhiên, phần lớn phospho được liên kết dưới dạng phytate (40-80%). Nhiều loài động vật không thể phân hủy phytate. Phytase là một loại enzyme làm tăng đáng kể sự sẵn có của phospho bằng cách xúc tác sự giải phóng của nó từ phytate.
- Phytase làm giảm việc giải phóng các chất dinh dưỡng vào môi trường bằng cách tạo ra phospho liên kết có sẵn cho tôm/cá hấp thụ
- Phytase bổ sung vào khẩu phần giúp cải thiện quá trình tiêu hóa protein và axit amin
- Phytase có thể cải thiện năng lượng có thể chuyển hóa của thức ăn bằng cách phá vỡ phức hợp phytate-lipid.
- Phytase làm giảm lượng phospho trong phân của cá và tôm.
- Phytase cải thiện khả năng tiêu hóa phospho và protein.
Protease: Tối ưu hóa protein. Protein cần thiết cho sự tăng trưởng và phát triển của mọi sinh vật sống, và các loài thủy sản cũng không ngoại lệ. Protease là enzyme phá vỡ các chuỗi protein dài thành các protein nhỏ hơn, peptit và axit amin, mà các loài thủy sản dễ tiêu hóa so với hợp chất ban đầu.
- Protease giúp tăng cường sức đề kháng của động vật thủy sản
- Protease làm tăng khả năng hấp thụ dinh dưỡng, thúc đẩy tăng trưởng
- Protease duy trì nguồn dưỡng chất giúp tôm/cá phục hồi sau giai đoạn điều trị bệnh
- Protaese làm giảm đáng kể lượng chất thải tích tụ trong nước ao.
Cabohydrase: Tối ưu hóa carbonhydrate. Carbohydrate là nguồn năng lượng chính của nhiều loài thủy sản. Việc bổ sung các enzyme carbohydrase ngoại sinh vào thức ăn làm tăng việc sử dụng các loại carbohydrate không có sẵn trong chế độ ăn. Carbohydrase được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản bao gồm amylase, chitinase, cellulase và xylanase.
- Amylase phân hủy các đường đa phân tử (polysaccharides) và thành phần thức ăn có bản chất là tinh bột giúp tôm/cá hấp thụ tốt hơn
- Xylanase cải thiện khả năng tiêu hóa chất béo, tăng giá trị dinh dưỡng của khẩu phần ăn. Làm giảm độ nhớt trong đường tiêu hóa, cải thiện hệ vi sinh vật đường ruột
Lipase: Tối ưu hóa lipid. Lipid đặc biệt quan trọng trong giai đoạn đầu của sự phát triển. Sự hấp thụ lipid thích hợp có thể làm tăng tỷ lệ sống sót của ấu trùng. Lipase thực hiện các vai trò thiết yếu trong quá trình tiêu hóa, vận chuyển và xử lý lipid. Lipase sẽ phân hủy lipid bằng cách thủy phân acid béo và glycerol.
- Lipase giúp chuyển đổi chất béo không hòa tan thành dạng hòa tan để chúng có thể được tiêu hóa và đồng hóa đúng cách.
- Thêm enzyme lipase vào thức ăn nuôi trồng thủy sản, người ta có thể tăng đáng kể sự hấp thụ lipid trong tất cả các giai đoạn phát triển của động vật.
Enzyme có thể xử lý môi trường
Protease:
- Cạnh tranh nguồn năng lượng với vi khuẩn có hại. Hạn chế vi khuẩn xâm nhập vào đường ruột tôm
- Ổn định độ pH, duy trì màu nước, phân hủy chất hữu cơ, xác tảo tàn
Cellulase:
- Phân hủy vách cellulose, có tác dụng trong việc xử lý xác tảo tàn, giúp duy trì màu nước
Urease:
- Phân hủy amoniac, nitrit và nitrat do cá và động vật giáp xác bài tiết, tránh sự tích tụ nito trong nước
Ưu điểm khi cắt tảo bằng enzyme:
- Không gây sụp tảo đột ngột, không gây sốc cho tôm
- Khi cắt tảo, lượng tảo chết sẽ tiếp tục được enzyme phân hủy
- Enzyme có tác động nhanh hơn, hoạt động tốt trong nhiều môi trường khác biệt
Ngoài ra, việc bổ sung enzyme vào ao nuôi thâm canh còn giúp làm sạch đáy ao, giảm độ keo đục của nước, giúp sang nước, sạch nhá, hạn chế được mầm bệnh.
Các trường hợp cần bổ sung enzyme
- Giai đoạn ấu trùng: lúc này các cấu trúc, chức năng hệ tiêu hóa của vật nuôi chưa phát triển đầy đủ. Việc thiếu một số enzyme quan trọng sẽ dẫn đến tình trạng thiếu chất dinh dưỡng.
- Giai đoạn phục hồi: cơ thể vật nuôi sau khi điều trị bệnh sẽ bị suy yếu do đó cần được bổ sung enzyme để cung cấp lại lượng năng lượng đã mất và tăng khả năng hấp thụ dinh dưỡng.
- Môi trường bất lợi ảnh hưởng sức khỏe tôm/cá: cần bổ sung enzyme để hỗ trợ chức năng tiêu hóa của vật nuôi, cũng như phân hủy đi lượng thức ăn dư thừa, hạn chế sự xâm nhập của vi khuẩn gây bệnh.
- Nuôi mật độ cao: bổ sung enzyme làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước.
Mục đích của việc sử dụng enzyme trong thức ăn là để cải thiện tiêu hóa giúp cho các quá trình tiêu hóa sẽ hoạt động tốt hơn và mang lại hiệu quả về năng suất và chất lượng. Khi tôm gặp các vấn đề sau thì cần bổ sung enzyme (đối với qui trình nuôi không dùng enzyme thường xuyên):
- Đường ruột đứt khúc, lỏng lẻo
- Kém ăn, giảm ăn, tiêu hóa kém, chậm lớn
- Sử dụng kháng sinh điều trị: enzyme giúp hỗ trợ và giảm tải cho hệ thống gan tụy
Nuôi trồng thủy sản thành công và bền vững phụ thuộc vào thức ăn có hiệu quả kinh tế và thân thiện với môi trường. Thức ăn là chi phí vận hành chính, chiếm 50 đến 60% tổng chi phí trong nuôi thâm canh. Do đó, việc sử dụng enzyme làm phụ gia thức ăn đã nhanh chóng mở rộng và là công cụ quan trọng trong nuôi trồng thủy sản. Lợi ích kinh tế và xã hội của enzyme đã được khẳng định đặc biệt là nó vẫn đảm bảo các yếu tố bền vững đối với môi trường nuôi.
Yến Nhi – Công ty Tôm Việt