NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG CHẤT XƠ VÀ TÁC DỤNG CỦA ENZYME NGOẠI SINH (βmannanase) LÊN TỐC ĐỘ TĂNG TRƯỞNG VÀ KHẢ NĂNG TIÊU HÓA CỦA CÁ TRA (Pangasianodon hypophthalmus Sauvage, 1878)

HỒ CHÍ MINH *********** MAI ANH TUẤN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG CHẤT XƠ VÀ TÁC DỤNG CỦA ENZYME NGOẠI SINH β-mannanase LÊN TỐC ĐỘ TĂNG TRƯỞNG VÀ KHẢ NĂNG TIÊU HÓA CỦA CÁ TRA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

***********

MAI ANH TUẤN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG CHẤT

XƠ VÀ TÁC DỤNG CỦA ENZYME NGOẠI SINH (β-mannanase) LÊN TỐC ĐỘ TĂNG TRƯỞNG

VÀ KHẢ NĂNG TIÊU HÓA CỦA CÁ TRA

(Pangasianodon hypophthalmus Sauvage, 1878)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 9/2011

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

***********

MAI ANH TUẤN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG CHẤT

XƠ VÀ TÁC DỤNG CỦA ENZYME NGOẠI SINH (β-mannanase) LÊN TỐC ĐỘ TĂNG TRƯỞNG

VÀ KHẢ NĂNG TIÊU HÓA CỦA CÁ TRA

(Pangasianodon hypophthalmus Sauvage, 1878)

Chuyên ngành: Nuôi trồng Thủy sản

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG CHẤT XƠ VÀ TÁC DỤNG CỦA ENZYME NGOẠI SINH (β-mannanase) LÊN TỐC ĐỘ TĂNG TRƯỞNG VÀ KHẢ NĂNG

TIÊU HÓA CỦA CÁ TRA

(Pangasianodon hypophthalmus Sauvage, 1878)

MAI ANH TUẤN

Hội đồng chấm luận văn:

1 Chủ tịch: PGS TS DƯƠNG THANH LIÊM

Hội Chăn Nuôi

2 Thư ký: TS NGUYỄN HỮU THỊNH

Đại học Nông Lâm TP HCM

3 Phản biện 1: TS PHẠM MINH ANH

4 Phản biện 2: TS NGUYỄN NHƯ TRÍ

Đại học Nông Lâm TP HCM

5 Ủy viên: PGS TS LÊ THANH HÙNG

Đại học Nông Lâm TP HCM

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

HIỆU TRƯỞNG

LÝ LỊCH CÁ NHÂN

Tôi tên là: MAI ANH TUẤN Sinh ngày 13 tháng 03 năm 1981, tại tỉnh Cà Mau Con Ông Mai Văn Ni và Bà Lê Thị Tí Hoa

Tốt nghiệp Tú tài tại trường Trung học phổ thông Hồ Thị Kỷ, Cà Mau

Tốt nghiệp Đại học Ngành Nuôi Trồng Thủy Sản, hệ chính quy tại trường Đại Học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh tháng 03 năm 2004

Từ tháng 03 năm 2004 đến tháng 07 năm 2008, tôi công tác tại công ty Proconco Tháng 09 năm 2007, theo học cao học ngành Nuôi Trồng Thủy Sản tại trường Đại Học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh

Từ tháng 06 năm 2009 đến nay, tôi công tác tại công ty Behn Meyer Việt Nam Tình trạng gia đình: Chưa kết hôn

Địa chỉ liên lạc: số 10, Phan Ngọc Hiển, K6, Phường 2, Tp Cà Mau

Điện thoại: 0979977799

Email: anhtuanfishery@gmail.com, anhtuan0045@yahoo.com

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào

Ký tên

MAI ANH TUẤN

LỜI CÁM ƠN

Tôi xin chân thành gởi lời cám ơn đến:

Ban Giám Hiệu trường Đại Học Nông Lâm Tp HCM

Ban Chủ Nhiệm Khoa Thủy Sản

Quý thầy cô Khoa Thủy Sản đã tạo mọi điều kiện và tận tình giảng dạy, truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt khóa học

Xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy PGS TS Lê Thanh Hùng đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này

Đồng thời chúng tôi xin gởi lời cám ơn đến các bạn đồng nghiệp, các bạn sinh viên nuôi trồng thủy sản khóa 32 trường Đại học Nông Lâm, công ty sản xuất thức ăn thủy sản Vĩnh Hoàn I, và công ty TNHH Behn Meyer Việt Nam, đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ cho tôi thực hiện đề tài này

Và lòng biết ơn sâu sắc của con đến Cha Mẹ và gia đình đã giúp đỡ, động viên con trong suốt thời gian học tập và làm việc

TÓM TẮT

Đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chất xơ và tác dụng của

enzyme ngoại sinh (β-mannanase) lên tốc độ tăng trưởng và khả năng tiêu hóa của cá

tra (pangasianodon hypophthalmus sauvage, 1878)” được tiến hành tại trại thực

nghiệm Khoa Thủy Sản, trường Đại học Nông Lâm Tp HCM, từ tháng 10/2009 đến tháng 07/2010 Có 2 thí nghiệm được khảo sát trong nghiên cứu này

Thí nghiệm 1 được thực hiện nhằm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất xơ (cellulose) lên tốc độ tăng trưởng, độ tiêu hóa và hiệu quả sử dụng thức ăn của cá tra với những nghiệm thức có hàm lượng chất xơ từ 4 – 8% Có năm nghiệm thức (NT1, NT2, NT3, NT4 và NT5) với hàm lượng chất xơ lần lượt 4%, 5%, 6%, 7% và 8% trong thức

ăn Thí nhiệm được bố trí trong hệ thống tuần hoàn, mỗi nghiệm thức lập lại ba lần nuôi trong 12 tuần Trọng lượng cá ban đầu đầu khoảng 12g Sau 12 tuần nuôi với các thức

ăn, kết quả cho thấy hàm lượng chất xơ trong thức ăn càng cao thì lượng ăn tuyệt đối (FI) và hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR) càng tăng (P < 0,05), hiệu quả sử dụng protein (PER) càng giảm (P < 0,05) Tuy nhiên, tăng trọng của cá thí nghiệm cùng với hệ số gan (HSI) và hệ số mỡ (ASI) khác biệt không có ý nghĩa giữa các nghiệm thức (P > 0,05) Sau khi kết thúc 12 tuần nuôi, cá tra được nuôi thêm 4 tuần tiếp theo để đo độ tiêu hóa (ADC): năng lượng, protein Kết quả cho thấy độ tiêu hóa năng lượng và protein của cá tra thí nghiệm giảm (P < 0,05) và tỉ lệ nghịch với hàm lượng chất xơ tăng trong thức ăn

Thí nghiệm 2 được thực hiện nhằm đánh giá ảnh hưởng của enzyme mannanase) lên tốc độ tăng trưởng và hiệu quả sử dụng thức ăn của cá tra khi tăng hàm lượng xơ giàu β-mannan Thí nghiệm gồm sáu nghiệm thức theo hai yếu tố: ba mức hàm lượng chất xơ (5,5%, 6,2% và 7,1%) và hai mức β-mannanase (0 bổ sung

(β-và bổ sung 110 mL/tấn thức ăn) Thí nghiệm bố trí trong ao đất, mỗi nghiệm thức lặp lại ba lần, trọng lượng cá ban đầu đầu khoảng 16g Sau 10 tuần nuôi với thức ăn thí nghiệm, kết quả cho thấy β-mannanase cải thiện tăng trọng và lượng ăn của cá thí nghiệm (P > 0,05) β-mannanase không những cải thiện tốt hệ số thức ăn và hiệu quả

sử dụng protein (PER (P < 0,05), mà còn tăng độ đồng đều, và không gây ảnh hưởng đến HSI và ASI (P > 0,05) Ngoài ra, việc sử dụng nguồn protein từ thực vật giàu β-mannan giúp giảm chi phí từ nguyên liệu, và giúp cho người nuôi tiết kiệm chi phí thức ăn và tăng lợi nhuận

ABSTRACT

The thesis “Effect of fiber and exogenous enzymes β-mannanase on growth

performance and digestibility of tra catfish (Pangasianodon hypophthalmus)” was carried

out at experimental farm of the faculty of Fisheries, Nong Lam University from October,

2009 to July, 2010 There were two experiments in the study

The first experiment aimed at evaluating the fiber concentration (cellulose) contained in the diets on the growth performance, feed digestibility and nutrient utilization

of tra catfish by feeding different levels of crude fiber in range of 4-8% There were five treatments (NT1, NT2, NT3, NT4 and NT5) with 4%, 5%, 6%, 7% and 8% crude fiber in the diets that were randomized in the recirculation water system Each treatment had three replicates with initial weight of fish at 12 g for a 12 week duration Results showed the higher concentration of fiber was, the more feeding intake and feed conversion ratio (FCR) increased (P < 0.05) and the less protein efficiency ratio (PER) decreased (P < 0.05) However, there was no significant differences among treatments in fish growth weight gain, hepato-somatic index and adipose-somatic index (P > 0.05) The fish were then fed for the next 4 weeks to evaluate the apparent digestibility coefficient (ADC) for energy and protein The study showed that protein and energy digestibility (ADC) significantly decreased (P < 0.05) and increased levels of fiber in the diets

The second one was carried out to evaluate the effect of exogenous enzymes mannanase onto growth performances and fed efficiency of fish fed with exogenous enzymes There were six treatments with two factors in: three concentration levels of fiber (5.5%, 6.2% and 7.1%) and two concentration levels of enzymes (no supplementing and supplementing at 110 mL/ton of feed dosage) The experiment was randomized in ponds, each treatments had three replicates with initial fish weight of 16 g for a 10 week duration culture The results showed that β-mannanase significantly improved the weight gain and feeding intake of fish in the study (P > 0.05) Moreover, β-mannanase not only significantly improved feed conversion ratio (FCR) and PER (P < 0.05), but also improved body uniforms of the experimental fish And the enzymes did not affect on Hepato-somatic index and Adipose-somatic index (P > 0.05) In term of economic effectiveness, the use of plant protein sources rich in β-mannan helped both manufacturers

β-to reduce ingredient costs and farmers β-to save feed cost and β-to get more profits

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1.2 Phân bố 3

2.1.4 Điều kiện môi trường sống 4

2.1.5 Đặc điểm dinh dưỡng 4

2.1.6 Đặc điểm sinh trưởng 5

2.1.7 Đặc điểm sinh sản 6

2.2 Thành phần không tiêu hóa được trong thức ăn 6

2.2.1 Chất xơ trong thức ăn thủy sản 6

2.2.2 Dựa vào đặc tính sinh học phân loại NSP 12

2.2.2.1 Nhóm NSP tan trong nước 13

2.2.3 Ảnh hưởng độ nhớt trong thức ăn đến độ tiêu hóa của một số loài cá 22

2.2.4 Một số nguyên liệu thức ăn có nguồn gốc từ thực vật 24

2.2.4.2 Cám gạo 25 2.2.4.3 Khô dầu cọ 26

2.3 Enzyme -mannanase 28

2.3.1 β-mannan 29 2.3.2 Vai trò của -mannanase 30

2.4 Một số thí nghiệm sử dụng β-mannanase trên gia súc và gia cầm 32

Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 34

3.2 Nội dung nghiên cứu 34

3.3 Vật liệu nghiên cứu 34

3.3.1 Đối tượng nghiên cứu 34

3.3.2 Dụng cụ thí nghiệm 35 3.3.3 Thức ăn dùng trong thí nghiệm 35

3.4.4.1 Các chỉ tiêu chất lượng nước 43

3.4.4.2 Tỉ lệ sống và sự tăng trưởng của cá thí nghiệm 43

3.4.4.3 Hiệu quả sử dụng thức ăn 43

3.4.4.4 Tỉ lệ phân đàn và hệ số gan, mỡ - thể trọng của cá thí nghiệm 44

3.4.4.5 Năng lượng tiêu hóa và protein tiêu hóa 44

3.5 Phương pháp xử lý số liệu 44

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45

4.1 Các chỉ tiêu chất lượng nước trong quá trình thí nghiệm 45

4.1.1 Các chỉ tiêu chất lượng nước trong hệ thống nuôi tuần hoàn ở thí nghiệm 1 45

4.1.1.1 Hàm lượng oxy hòa tan (DO – Dissolved Oxygen) ở thí nghiệm 1 46

4.1.1.5 Nitrite (NO2-) ở thí nghiệm 1 49

4.1.2 Các chỉ tiêu chất lượng nước trong ao nuôi ở thí nghiệm 2 50

4.1.2.1 Hàm lượng oxy hòa tan (DO – Dissolved Oxygen) ở thí nghiệm 2 50

4.1.2.4 Ammonia (NH3) ở thí nghiệm 2 53

4.2 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất xơ cellulose lên khả năng tăng trưởng

và hiệu quả sử dụng thức ăn của cá tra thí nghiệm 1 55 4.2.1 Kết quả phân tích thành phần dinh dưỡng của thức ăn thí nghiệm 1 55

4.2.4 Hiệu quả sử dụng thức ăn của cá thí nghiệm 1 57 4.2.4.1 Lượng ăn tuyệt đối (FI) của cá thí nghiệm 1 57 4.2.4.2 Hệ số biến đổi thức ăn (FCR) của cá thí nghiệm 1 58 4.2.4.3 Hiệu quả sử dụng protein (PER) của cá thí nghiệm 1 59 4.2.5 Hệ số gan - thể trọng (HSI) và hệ số mỡ - thể trọng (ASI) của cá thí nghiệm 1 60 4.3 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất xơ cellulose lên khả năng tiêu hóa của

cá tra thí nghiệm (thí nghiệm đo độ tiêu hóa) 60 4.3.1 Thành phần protein, Cr2O3 và năng lượng thô của thức ăn với phân cá 60 4.3.2 Độ tiêu hóa của các công thức thí nghiệm 1 61 4.4 Đánh giá ảnh hưởng của enzyme ngoại sinh (β-mannanase) lên khả năng tăng trưởng và hiệu quả sử dụng thức ăn của cá tra thí nghiệm 2 64 4.4.1 Kết quả phân tích thành phần dinh dưỡng của thức ăn thí nghiệm 2 64

4.4.4 Hiệu quả sử dụng thức ăn của cá thí nghiệm 2 68 4.4.4.1 Lượng ăn tuyệt đối (FI) của cá thí nghiệm 2 69 4.4.4.2 Hệ số biến đổi thức ăn (FCR) của cá thí nghiệm 2 70 4.4.4.3 Hiệu quả sử dụng protein (PER) của cá thí nghiệm 2 72 4.4.5 Tỉ lệ phân đàn của cá thí nghiệm 2 73 4.4.6 Hệ số gan - thể trọng (HSI) và hệ số mỡ - thể trọng (ASI) của cá thí nghiệm 2 76 4.4.7 Phân tích hiệu quả kinh tế thí nghiệm 2 78

SD Standard Deviation Độ lệch chuẩn

DO Dissolved oxygen Hàm lượng ôxy hòa tan

NSP Non-starch polysaccharide polysaccharide phi tinh bột

SR Survival rate Tỉ lệ sống

WG Weight gain Tăng trọng

FI Feed intake Lượng ăn tuyệt đối

FCR Food conversion ratio Hệ số biến đổi thức ăn

PER Protein efficiency ratio Hiệu quả sử dụng protein

CV Coefficient of variation Hệ số biến động

HSI Hepato – somatic index Hệ số gan – thể trọng

ASI Adipose – somatic index Hệ số mỡ - thể trọng

DE Digestible Energy Năng lượng tiêu hóa

DP Digestible Protein Protein tiêu hóa

ME Metabolizable Energy Năng lượng biến dưỡng

ADC Apparent digestibility coefficient Độ tiêu hóa biểu kiến

CF Crude Fiber Xơ thô

NDF Neutral Detergent Fiber

ADF Acid Detergent Fiber

ADL Acid Detergent Lignin

CMC Carboxymethylcellulose

ANF Anti-Nutrition Factor Yếu tố kháng dinh dưỡng

IGF-1 Insulin-like growth factor-1

MOS Mannoseoligosaccharide

FOS Fructooligosaccharide

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần thức ăn trong ruột cá tra ngoài tự nhiên 5

Bảng 2.2 Thành phần chất xơ (g/kg vật chất khô) của một số nguyên liệu thức ăn

phổ biến 8

Bảng 2.3 Thành phần chất xơ trong nguyên liệu thức ăn (% trọng lượng) 10

Bảng 2.4 NSP (g/kg chất khô) trong nguyên liệu thức ăn thủy sản (Bach Knudsen,

1997; trích dẫn bởi Schrama và ctv., 2005) 11

Bảng 2.5 Hàm lượng non-starch polysaccharide (g/kg vật chất khô) của nguyên liệu

Bảng 2.6 Hàm lượng NSP và arabinoxylan trong một số loại ngũ cốc 15

Bảng 2.7 Ảnh hưởng của Guar gum lên độ nhớt tiêu hóa và hệ số tiêu hóa của cá

Bảng 2.8 Ảnh hưởng của guar gum lên độ nhớt của thức ăn, độ nhớt trong ruột và độ

hấp thu protein thô của các loài cá khác nhau (Schrama và ctv., 2005) 24

Bảng 2.9 Hàm lượng β- mannan trong nguyên liệu thức ăn (% chất xơ) 30

Bảng 3.1 Công thức thức ăn của thí nghiệm 1 36

Bảng 3.2 Giá trị dinh dưỡng tính toán của các nghiệm thức ở thí nghiệm 1 37

Bảng 3.3 Công thức thức ăn của thí nghiệm 2 37

Bảng 3.4 Giá trị dinh dưỡng tính toán của các nghiệm thức ở thí nghiệm 2 38

Bảng 3.5 Các nghiệm thức của thí nghiệm 2 39

Bảng 4.1 Biên độ dao động của các yếu tố môi trường trong thí nghiệm 1 45

Bảng 4.2 Biên độ dao động của các yếu tố môi trường trong thí nghiệm 2 50

Bảng 4.3 Kết quả phân tích thành phần dinh dưỡng của thức ăn thí nghiệm 1 55

Bảng 4.4 Tỉ lệ sống của cá sau 12 tuần thí nghiệm 56 Bảng 4.5 Sự tăng trưởng của cá tra sau 12 tuần thí nghiệm 56

Bảng 4.6 Hiệu quả sử dụng thức ăn của cá tra sau 12 tuần thí nghiệm 57

Bảng 4.7 Hệ số HSI và ASI của cá thí nghiệm 1 60

Bảng 4.8 Thành phần protein và Cr2O3 trong thức ăn và phân cá của các nghiệm thức 61

Bảng 4.9 Độ tiêu hóa (ADC) của thức ăn ở các nghiệm thức 61

Bảng 4.10 Năng lượng tiêu hóa (DE) và protein tiêu hóa của cá thí nghiệm 63

Bảng 4.11 Kết quả phân tích thành phần dinh dưỡng của thức ăn thí nghiệm 2 64

Bảng 4.12 Kết quả phân tích hoạt lực enzyme β-mannanase 64

Bảng 4.13 Tỉ lệ sống của cá sau 10 tuần thí nghiệm 65 Bảng 4.14 Sự tăng trưởng của cá tra sau 10 tuần thí nghiệm 66

Bảng 4.15 Hiệu quả sử dụng thức ăn của cá tra sau 10 tuần thí nghiệm 68

Bảng 4.16 Hệ số biến động (CV) về trọng lượng của các nghiệm thức 74

Bảng 4.17 Hệ số HSI và ASI của cá thí nghiệm 2 76

Bảng 4.18 Giá thành 1kg thức ăn (đồng) ở ba công thức thức ăn 78

Bảng 4.19 Chi phí thức ăn cho 1kg cá 79

Hình 2.7 Sự kết hợp lectin và carbohydrate đặc hiệu cho loại vi khuẩn chuyên biệt

Việc bổ sung vào thức ăn có chứa mannanoligosachride (MOS), sự gắn kết

này của vi khuẩn có hại bị phá vỡ, và thay vào đó, chúng gắn kết vào

oligosaccharide và được thải ra ngoài cơ thể vật nuôi theo đường tiêu hóa

Hình 3.2 Thức ăn sử dụng cho sáu nghiệm thức thí nghiệm 40

Hình 4.1 Mổ cá sau thí nghiệm để xác định hệ số HSI, ASI 76

DANH SÁCH CÁC SƠ ĐỒ VÀ BIỂU ĐỒ

SƠ ĐỒ TRANG

Sơ đồ 2.1 Sơ đồ phân loại NSP 12

Sơ đồ 3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 38

Sơ đồ 3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 40

Biểu đồ 4.1 Sự biến động của hàm lượng oxy hòa tan trong quá trình tiến hành thí nghiệm

1 46

Biểu đồ 4.2 Sự biến động của nhiệt độ trong quá trình tiến hành thí nghiệm 1 47

Biểu đồ 4.3 Sự biến động của pH trong quá trình tiến hành thí nghiệm 1 48

Biểu đồ 4.4 Sự biến động của hàm lượng ammonia trong quá trình tiến hành thí nghiệm 1

Biểu đồ 4.7 Sự biến động của nhiệt độ trong quá trình tiến hành thí nghiệm 2 52

Biểu đồ 4.8 Sự biến động của pH trong quá trình tiến hành thí nghiệm 2 53

Biểu đồ 4.9 Sự biến động của hàm lượng ammonia trong quá trình tiến hành thí nghiệm 2

54

Biểu đồ 4.10 Sự biến động của hàm lượng nitrite trong quá trình tiến hành thí nghiệm

2 54

Biểu đồ 4.11 Lượng ăn tuyệt đối (FI) của cá thí nghiệm 57

Biểu đồ 4.12 Hệ số biến đổi thức ăn (FCR) của cá thí nghiệm 58

Biểu đồ 4.13 Hiệu quả sử dụng protein (PER) của cá thí nghiệm 59

Biểu đồ 4.14 Độ tiêu hóa của các công thức thí nghiệm 62

Biểu đồ 4.15 Sự tăng trọng của cá thí nghiệm 67 Biểu đồ 4.16 Lượng ăn tuyệt đối (FI) của cá thí nghiệm 69

Biểu đồ 4.17 Hệ số biến đổi thức ăn (FCR) của cá thí nghiệm 71

Biểu đồ 4.18 Hiệu quả sử dụng protein (PER) của cá thí nghiệm 73

Biểu đồ 4.19 Hệ số biến động (CV) về trọng lượng của cá thí nghiệm 75

Biểu đồ 4.20 Chi phí thức ăn khi nuôi cá tra thương phẩm 79

Theo New và Wijkström (2002), nguồn nguyên liệu protein từ bột cá được sử dụng trong ngành thức ăn công nghiệp cho thủy sản khoảng 2,1 triệu tấn vào năm

1999, và dự kiến đến năm 2015 sẽ tăng hơn 4 triện tấn Điều này dẫn đến nguồn nguyên liệu bột cá ngày càng khan hiếm Vì vậy, việc thay thế protein động vật bằng protein thực vật trong thức ăn thủy sản hiện nay đang được quan tâm nhằm làm giảm lượng tiêu thụ protein động vật, giúp làm giảm giá thành, đồng thời nguồn cung cấp protein thực vật cũng phong phú, đa dạng hơn Tuy nhiên, việc này lại góp phần làm tăng hàm lượng chất xơ trong thức ăn dẫn đến giảm khả năng tiêu hóa và hấp thụ các chất dinh dưỡng của vật nuôi Các nghiên cứu cho thấy chất xơ sẽ làm gia tăng độ nhớt trong ruột và giảm tỷ lệ tiêu hóa của thức ăn(Leenhouwers và ctv., 2007) Một

số nghiên cứu đã chứng minh rằng độ nhớt trong thức ăn tăng lên sẽ gây ảnh hưởng tiêu cực đến độ tiêu hóa của từng loài cá khác nhau (Schrama và ctv., 2005; Leenhouwers và ctv., 2006;Leenhouwers và ctv., 2007)

Chất xơ là thành phần phổ biến trong thức ăn có nguồn gốc từ thực vật, khó tiêu hóa hoặc không tiêu hóa được Vì vậy, việc sử dụng các nguyên liệu giàu chất xơ trong thức ăn cá sẽ gây ảnh hưởng xấu đến hệ tiêu hóa và sự trao đổi chất của cá (Walton và Cowey, 1982) Đối với động vật có dạ dày đơn như cá, heo, gà thì chúng không thể nhận được bất kỳ lợi ích gì về dinh dưỡng từ chất xơ (Li, 2001), do chúng không có enzyme nội sinh để thủy phân và tiêu hóa được (McDonald, 2002) Một trong những giải pháp

để giải quyết vấn đề này chính là việc bổ sung enzyme ngoại sinh β-mannanase vào trong thức ăn gia súc và gia cầm Một số thí nghiệm trên gia súc và gia cầm đã chứng minh rằng enzyme β-mannanase có ảnh hưởng tích cực đến tăng trưởng, độ tiêu hóa

và hiệu quả sử dụng thức ăn góp phần mang lại hiệu quả kinh tế cao (Pettey và ctv., 2002; Khanongnuch và ctv., 2006; Sundu, 2008), nhưng đối với động vật thủy sản hiện nay thì việc nghiên cứu và sử dụng enzyme ngoại sinh còn hạn chế

Xuất phát từ lý do đó, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh

hưởng của hàm lượng chất xơ và tác dụng của enzyme ngoại sinh (β-mannanase) lên tốc độ tăng trưởng và khả năng tiêu hóa của cá tra”

1.2 Mục tiêu đề tài

- Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất xơ (cellulose) lên khả năng tiêu hóa

và hiệu quả sử dụng thức ăn của cá tra

- Đánh giá tác dụng của enzyme ngoại sinh β-mannanase lên tốc độ tăng trưởng

và hiệu quả sử dụng thức ăn của cá tra

Chương 2

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Đặc điểm sinh học cá tra

2.1.1 Phân loại cá tra

Cá tra (Pangasianodon hypophthalmus Sauvage, 1878) là một trong các loài thuộc họ cá tra (Pangasiidae) phân bố ở sông Mekong Trong hệ thống phân loại, cá tra được xác định như sau:

Lớp: Actinopterygii

Bộ: Siluriformes

Họ: Pangasiidae

Giống: Pangasianodon Loài: Pangasianodon hypophthalmus (Sauvage, 1878)

Hình 2.1 Hình dạng ngoài của cá tra 2.1.2 Phân bố

Cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) phân bố ở lưu vực sông Mekong, có mặt

ở cả 4 nước Lào, Việt Nam, Campuchia và Thái lan Ở nước ta, cá tra phân bố nhiều

nhất ở Đồng bằng sông Cửu Long Ở Thái Lan còn gặp cá tra ở sông Chao Phraya Những năm trước đây ở nước ta, khi chưa có sinh sản nhân tạo, cá bột và cá tra giống được vớt trên sông Tiền và sông Hậu Cá trưởng thành chỉ thấy trong ao nuôi, rất ít gặp trong tự nhiên địa phận Việt Nam, do cá có tập tính di cư ngược dòng sông Mekong để sinh sống và tìm nơi sinh sản tự nhiên (Phạm Văn Khánh, 2000)

2.1.3 Đặc điểm hình thái, sinh thái

Cá tra là cá da trơn không vảy, thân dài có màu xám nhạt, lưng xám đen, bụng có màu trắng hơi bạc, miệng rộng, mắt tương đối to, có hai đôi râu dài, vây lưng và vây ngực có gai cứng Cá tra sống chủ yếu trong nước ngọt và có thể sống được ở vùng nước hơi lợ (nồng độ muối 10 – 14‰) hoặc có thể chịu đựng được nước phèn với pH ≥ 4, dễ chết ở nhiệt độ thấp dưới 15oC, nhưng chịu nóng tới 39oC (Phạm Văn Khánh, 2000)

Cá tra có mật độ hồng cầu trong máu nhiều hơn các loài cá khác Cá có cơ quan

hô hấp phụ và còn có thể hô hấp bằng bóng khí và da nên chịu đựng được môi trường nước có oxy hòa tan thấp như ở những ao hồ chật hẹp Tiêu hao oxy và ngưỡng oxy

của cá tra thấp hơn các loài cá khác

2.1.4 Điều kiện môi trường sống

Theo Phạm Văn Khánh (2000), Cá tra có thể sống và phát triển tốt trong môi trường có điều kiện thích hợp như sau:

- Hàm lượng oxy hòa tan tối ưu cho cá là 3 – 6 mg/L

- Nhiệt độ tối ưu cho cá tra là 26 – 30oC

- pH thích hợp cho cá khoảng 7 – 8

- Độ mặn để cá phát triển tốt thấp hơn 10 ‰

2.1.5 Ðặc điểm dinh dưỡng

Cá tra khi hết noãn hoàng thì thích ăn mồi tươi sống, vì vậy chúng ăn thịt lẫn nhau ngay trong bể ấp và chúng vẫn tiếp tục ăn nhau nếu cá ương không được cho ăn đầy đủ, thậm chí cá vớt trên sông vẫn thấy chúng ăn nhau trong đáy vớt cá bột Ngoài

ra khi khảo sát cá bột vớt trên sông, còn thấy trong dạ dày của chúng có rất nhiều phần

cơ thể và mắt cá con của các loài cá khác Dạ dày của cá phình to hình chữ U và co giãn được, ruột cá tra ngắn, không gấp khúc lên nhau mà dính vào màng treo ruột ngay dưới bóng khí và tuyến sinh dục Dạ dày to và ruột ngắn là loài ăn tạp thiên về động

vật (Xuân, 1994) Ngay khi vừa hết noãn hoàng cá thể hiện rõ tính ăn thịt và ăn lẫn

nhau, do đó để tránh hao hụt do ăn nhau trong bể ấp, cần nhanh chóng chuyển cá ra ao

ương Trong quá trình ương nuôi thành cá giống trong ao, chúng ăn các loại động vật

phù du có kích thước vừa cỡ miệng của chúng và thức ăn nhân tạo

Theo Phạm Văn Khánh (2000), khi cá lớn thể hiện tính ăn rộng, ăn đáy và ăn tạp

thiên về động vật nhưng dễ chuyển đổi loại thức ăn Trong ao nuôi, cá tra có khả năng

thích nghi với nhiều loại thức ăn Trong điều kiện thiếu thức ăn, cá có thể sử dụng các

lọai thức ăn bắt buộc khác như mùn bã hữu cơ, cám, rau, phân hữu cơ, động vật đáy

Bảng 2.1 Thành phần thức ăn trong ruột cá tra ngoài tự nhiên

(Nguồn: Menon và Cheko, 1955 trích dẫn bởi Phạm Văn Khánh, 2000)

2.1.6 Ðặc điểm sinh trưởng

Cá tra có tốc độ tăng trưởng tương đối nhanh.Khi còn nhỏ cá tăng nhanh về

chiều dài Cá ương trong ao sau 2 tháng đã đạt chiều dài 10 – 12 cm, nặng 14 – 15

g/con Cá từ khoảng 300 – 400 g/con thì tăng nhanh về chiều dài cũng như trọng

lượng, cá từ khoảng 2,5 kg/con trở đi mức tăng trọng lượng nhanh hơn so với chiều dài

cơ thể Trong tự nhiên, cá tra có thể sống trên 20 năm, trọng lượng 18 kg Trong ao

nuôi vỗ, cá bố mẹ cho đẻ đạt tới 25 kg ở cá 10 năm tuổi (Phạm Văn Khánh, 2000)

Nuôi trong ao nuôi năm đầu tiên cá đạt 1,0 – 1,5 kg/con, những năm về sau cá

tăng trọng nhanh hơn, có khi đạt tới 5 – 6 kg/năm tùy thuộc môi trường sống và sự

cung cấp thức ăn cũng như loại thức ăn có hàm lượng đạm nhiều hay ít (Phạm Văn

Khánh, 2000)

2.1.7 Ðặc điểm sinh sản

Việc thành thục của cá tra được diễn ra vào đầu mùa mưa (Teresa, và ctv 2005) Trong tự nhiên, chỉ gặp cá thành thục trên sông ở địa phận của ở miền Bắc Campuchia và Thái Lan Cá không đẻ ở phần sông của Việt Nam Ở Campuchia, bãi

đẻ của cá nằm từ khu vực ngã tư giao tiếp hai con sông Mekông và Tonlesap, từ Sombor, tỉnh Crachê trở lên (Phạm Văn Khánh, 2000)

Trong tự nhiên, không gặp tình trạng cá tái phát dục, chỉ gặp trong điều kiện nuôi nhân tạo Tuổi thành thục của cá đực là 2 tuổi và cá cái 3 tuổi, trọng lượng cá thành thục lần đầu từ 2,5 – 3,0 kg Cá tra có thể tái phát dục 1 – 2 lần trong năm Sức sinh sản tuyệt đối của cá tra có thể từ 200 ngàn đến vài triệu trứng, sức sinh sản tương đối thường dao động từ 70 – 150 ngàn trứng/kg cá cái, với kích thước trứng tương đối nhỏ Trứng sắp

đẻ có đường kính trung bình 0,9 mm, trứng sau khi đẻ và hút nước đường kính trứng có thể đạt tới 1,5 – 1,6 mm (Phạm Văn Khánh, 2000)

Đến năm 1966, Thái Lan đã bắt cá tra thành thục trên sông và kích thích sinh sản nhân tạo thành công Sau đó, họ nghiên cứu nuôi vỗ cá tra trong ao Ðến năm

1972, Thái Lan công bố quy trình sinh sản nhân tạo cá tra với phương pháp nuôi vỗ cá

bố mẹ thành thục trong ao đất

2.2 Thành phần khó tiêu hóa trong thức ăn

2.2.1 Chất xơ trong thức ăn thủy sản

Chất xơ trong thức ăn của cá bao gồm cellulose, hemicellulose, pectin, acid kovic và lignin Đặc biệt có một số loài cá ăn thực vật có thể tiêu hóa được một phần nhỏ lignin nhờ vào men tiêu hóa và acid trong dạ dày, được sinh sản bởi vi sinh vật đường ruột (Lê Thanh Hùng, 2008) Do đó, chất xơ trong thức ăn thủy sản hầu như không thể tiêu hóa được do thiếu enzyme nội sinh để thủy phân Theo Dương Thanh Liêm (2008), với kỹ thuật phân tích phát triển, người ta chia chất xơ ra ba mức độ tiêu hóa khác nhau theo khả năng tiêu hóa giảm dần : NDF (Neutral Detergent Fiber), ADF (Acid Detergent Fiber) và ADL (Acid Detergent Lignin)

Theo Dương Thanh Liêm và ctv (2002), ưu và khuyết điểm của chất xơ trong thức ăn là:

 Ưu điểm :

 Chất xơ kích thích nhu động co bóp của ống tiêu hóa làm cho thức ăn di chuyển dễ dàng để tống các chất cặn bã, độc hại ra ngoài Là chất độn tạo nên khối lượng

 Chất xơ trong chừng mực nhất định có tác dụng lôi cuốn các chất độc ở trong đường ruột thải ra ngoài, làm giảm tác hại cho cơ thể, chống lại sự táo bón

 Chất xơ có tác dụng kích thích sự phát triển về dung tích của ống tiêu hóa

 Nhược điểm :

 Xơ có tỉ lệ tiêu hóa thấp và do vậy làm giảm giá trị năng lượng của khẩu phần Khi chất xơ có quá nhiều trong thức ăn thì nó cũng làm giảm khả năng tiêu hóa các chất dinh dưỡng khác có trong thức ăn Chất xơ làm giảm tỉ lệ tiêu hóa thức ăn bằng cách ngăn giữ dưỡng chất bên trong các tế bào thực vật, thay vì chúng phải tiếp xúc trực tiếp với các men tiêu hóa trong đường ruột

 Các loại xơ tan làm gia tăng độ nhờn trong ruột, làm giảm khả năng tiêu hóa hấp thu dưỡng chất trong thức ăn Một số thành phần xơ hòa tan như pectin, hemicellulose khi đến ruột tạo ra chất nhầy cản trở sự hấp thu dưỡng chất trong thức ăn

 Chất xơ, đặc biệt là lignin liên kết với protein làm giảm khả năng tiêu hóa protein

 Đối với thú cao sản, khẩu phần ăn nhiều xơ có ảnh hưởng rất xấu đến năng suất

Bảng 2.2 Thành phần chất xơ (g/kg vật chất khô) của một số nguyên liệu thức ăn phổ biến

(Nguồn: Dierick và Decuypere, 1994; trích dẫn bởi McDonald và ctv., 2002)

NSP : Non Starch Polysaccharide

CF : Crude Fiber – xơ thô

9

Trong sản xuất thức ăn cho cá tra thường sử dụng những nguyên liệu có hàm lượng chất xơ thấp để hàm lượng chất xơ trong thức ăn đạt mức tối ưu cho vật nuôi Hàm lượng chất xơ trong thức ăn tối ưu nhất cho cá trơn Mỹ là từ 3 – 6% (Li, 2001) Hàm lượng chất xơ trong thức ăn ở mức tối ưu sẽ giúp kích thích nhu động co bóp của ống tiêu hóa làm thức ăn di chuyển dễ dàng để tống các chất cặn bã độc hại ra ngoài (Dương Thanh Liêm và ctv., 2002)

Sự gia tăng cellulose và lignin trong thành phần thức ăn cá làm ảnh hưởng đến tính ngon miệng làm giảm cường độ bắt mồi của cá và tỷ lệ tiêu hóa của thức ăn do độ nhớt trong dịch ruột tăng lên (Leenhouwers và ctv., 2006; Dương Thanh Liêm và ctv.,

2002) Một số thành phần xơ hòa tan như pectin, hemicellulose, arabinoxylan,

galactomannan sẽ tạo ra chất nhầy cản trở sự hấp thu dinh dưỡng trong thức ăn, đặc biệt

là lignin liên kết với protein làm giảm khả năng tiêu hóa protein một cách có ý nghĩa (Dương Thanh Liêm và ctv., 2002; Nygaard và ctv., 2001; Sinha và ctv 2011)

Thức ăn cho cá nếu có chứa hàm lượng chất chất xơ cao hơn mức cần thiết sẽ làm giảm lượng thức ăn ăn vào và làm tăng lượng chất thải vào môi truờng nuôi do chất xơ có tính hút nước (Dương Thanh Liêm và ctv., 2002) Sự tích tụ nhiều chất thải dưới đáy ao trong nhiều vụ nuôi sẽ làm giảm chất lượng nước và oxy hòa tan, tăng ammonia trong nước gây bất lợi đến sức khỏe động vật nuôi (Maina và ctv., 2002)

Thuật ngữ chất xơ được định nghĩa là lignin cộng với polysaccharide khó tiêu hóa được bởi enzyme nội sinh đối với động vật dạ dày đơn Do tính chất của chất xơ

trong khẩu phần ăn rất khó xác định và được thay thế bằng thuật ngữ non-starch

polysaccharide (NSP) NSP trong hầu hết thức ăn, cùng với lignin, đại diện cho thành

phần của vách tế bào (McDonald, 2002)

Trong thực vật, NSP hiện diện trong cấu trúc polysaccharide của vách tế bào thực vật và có thể liên kết hoặc thay thế polysaccharide, protein, và phenolic giống như phức hợp lignin (Glitsø và ctv., 1998) Thành phần chính của NSP được tạo nên bởi rhamnose, arabinose, xylose, glucose, galactose, mannose, và galacturonic acid Cellulose được cấu tạo bởi liên kết glucose, hemicellulose cấu tạo bởi các liên kết xylose, mannans

và galactose (Annison, 1991) Sự thủy phân pectin tạo thành arabinose, galactose và acid uronic (McDonald và ctv., 2002)

Bảng 2.3 Thành phần chất xơ trong nguyên liệu thức ăn (% trọng lượng)

Nguyên liệu Xơ thô Xơ

tổng số

β –glucan Arabinoxylan cellulose Lignin Bắp

8,0 8,0 10,0 17,0 27,0 32,0 40,0 29,0

- 0,7 0,7 4,0

-

- 1,8 1,9

4,4 4,5 5,4 6,3 14,0 16,0 20,0 14,0

2,4 2,1 2,5 3,9 8,0 9,0 11,0 8,0

0,5 0,6 0,7 2,0 4,5 5,4 6,3 3,5 (Nguồn: Dương Thanh Liêm và ctv., 2002)

NSP có thể được phân loại bằng nhiều cách khác nhau dựa trên đặc tính sinh học,

ví dụ như: độ nhớt, khả năng giữ nước, lên men và khả năng kết hợp phân tử hữu cơ và

vô cơ (Schrama và ctv., 2005) Các NSP bao gồm β-glucan, pentosan, arabinogalactan, galactomannan, xylan và pectin(Jackson, 2002).NSP trong hạt ngũ cốc có chứa β-glucan

và arabinoxylan, chất này có khả năng hút giữ nước tạo nên độ nhớt ở thành ruột bao phủ các chất dinh dưỡng trong đường ruột, làm ngăn cản phản ứng thủy phân của enzyme với cơ chất, ảnh hưởng tiêu cực với các chất dinh dưỡng, làm giảm khả năng tiêu hóa hấp thu các chất dinh dưỡng và làm giảm hiệu quả sử dụng thức ăn của vật nuôi (Choct

và Annison, 1992; Jackson, 2002; Fischer, 2003)

Hình 2.2 Thành phần của vách tế bào thực vật

(Nguồn: www.impextraco.com)

11

NSP hiện diện trong thức ăn nuôi trồng thủy sản ở dạng hòa tan giúp ép viên thức ăn đẹp hơn (ví dụ: guar gum) và tích hợp như là một phần của vách tế bào thực vật (Schrama và ctv., 2005)

Theo Jackson (2002), các cây họ đậu có chứa hàm lượng cao hemicellulose và các NSP khác, trong khô dầu đậu nành có thể chứa đến 21,7% NSP trên vật chất khô NSP trong khô dầu đậu nành có chứa hàm lượng β-mannan, đã được chứng minh chúng làm giảm hiệu suất bằng cách gây rối loạn sự tiết insulin và sự hấp thụ glucose (Chesson, 1987) NSP có trong đậu nành chủ yếu là galactomannan, bao gồm các đơn

vị đường delta-mannose (D-mannose), trong mạch có chứa liên kết β-1,4 Nghiên cứu

về galactomannan có nguồn gốc từ đậu guar, có chứa hàm lượng cao galactomannan, cho thấy ảnh hưởng xấu rõ rệt đối với động vật có dạ dày đơn (Jackson, 2002)

Bảng 2.4 NSP (g/kg chất khô) trong nguyên liệu thức ăn thủy sản (Bach Knudsen,

1997; trích dẫn bởi Schrama và ctv., 2005)

Nguyên liệu Tổng số

NSP(1) Cellulose

NCP(2) Không tan NCP Tan Khô dầu đậu nành

Khô dầu cải

Bánh dầu bông vải

Khô dầu bông vải

2.2.2 Dựa vào đặc tính sinh học phân loại NSP

Theo Vũ Duy Giảng (2009), nhóm NSP được chia thành hai nhóm NSP tan trong nước và NSP không tan

- Nhóm NSP tan trong nước hiện diện trong nhiều các loại rau cải và quả, có khả năng giữ nước cao gấp đôi nhóm NSP không tan (1g NSP tan giữ 13,5g trong khi NSP không tan chỉ giữ được 6,15 g nước) (Vũ Duy Giảng, 2009) NSP tan trong nước

sẽ làm tăng độ nhớt trong ruột, cản trở tế bào vách ruột hấp thu các chất dinh dưỡng, làm chậm quá trình di chuyển thức ăn trong ống tiêu hóa, giảm sự hấp thu glucose trong ruột (Lê Thanh Hùng, 2008)

- Nhóm NSP không tan có trong vách tế bào thực vật hiện diện nhiều trong ngũ cốc và rau cải, làm tăng tốc độ di chuyển thức ăn qua đường tiêu hóa, cản trở các enzyme nội sinh tiếp cận với các chất dinh dưỡng như protein, tinh bột và lipid có trong bào chất, từ đó cũng làm giảm sự tiêu hóa, hấp thu các chất dinh dưỡng và tăng lượng phân cá thải vào môi trường nước (Lê Thanh Hùng, 2008)

Sơ đồ 2.1 Sơ đồ phân loại NSP

(Nguồn: Annison, 1991)

Non-cellulosic polymer

Arabinoxylan là một chuỗi hỗn hợp beta-glucan, mannan, galactan, xylogucan, fructan

Tan một phần trong nước

Non-Starch Polysaccharide

Pectin polysaccharide

Axit polygalacturonic có thể được thay thế bởi arabinan, galactan và arabinogalactan

Tan một phần trong nước

Cellulose

Không tan trong

nước, trong kiềm

hoặc acid loãng

tổng số Lignin NSP tan

NSP không tan

Khô dầu đậu nành

Khô dầu cải

Đậu lupin

Bánh dầu hướng dương

 Phụ phẩm

Bã củ cải đường

Bánh dầu bông vải

Khô dầu bông vải

Khô dầu linh lăng

(http://en.wikipedia.org/wiki/Pectin) Cấu tạo phân tử pectin là một dẫn xuất của acid pectic Acid pectic là một polymer của acid D-galactoronic liên kết với nhau bằng liên kết 1-4-glycozide Tính chất đặc trưng cơ bản là tạo keo ở nhiệt độ thường, dễ dàng hòa tan trong nước nóng, không tan trong dung môi hữu cơ (Francis và Frederick, 1999) Ở thực vật, pectin tồn tại chủ yếu ở hai dạng là pectin hòa tan và protopectin không hòa tan Nếu gia nhiệt thì protopectin chuyển thành pectin (McDonald và ctv., 2002) Pectin làm tăng độ nhớt khi tan trong nước và độ nhớt của pectin cao hơn khi tan trong đường ruột (Nygaard và ctv., 2001) Thú có dạ dày đơn và cá cũng không có enzyme nội sinh

để thủy phân chúng trong thức ăn Pectin chỉ tiêu hóa được nhờ vào các vi sinh vật sống trong ống tiêu hóa Vì vậy, một số loài cá ăn thiên về thực vật có khả năng tiêu hóa pectin ví dụ như cá trắm cỏ (Lại Văn Hùng, 2004)

Hình 2.3 Cấu trúc của pectin

(Nguồn: http://www.scientificpsychic.com)

b Arabinoxylan

Arabinoxylan là những polysaccharide được tìm thấy trong cám và các hạt ngũ cốc như lúa mì, lúa mạch, cám gạo, lúa gạo, cao lương, bắp (Avitech, 2002; trích dẫn bởi Dương Thanh Liêm, 2008) Mặc dù, polysaccharide là thành phần nhỏ có trong ngũ cốc, nhưng là thành phần quang trọng trong thành tế bào thực vật Vách tế bào mỏng bao phủ nội nhũ tinh bột và lớp aleurone có trong các loại ngũ cốc chủ yếu là arabinoxylan (60 – 70%) Ngoại trừ, vách tế bào nội nhũ lúa mạch (20%) và gạo (40%) (Fincher và Stone, 1986b; trích dẫn bởi Sinha và ctv., 2011) Arabinoxylan dễ dàng hòa tan trong nước nóng khoảng 80oC, dễ dàng tách chiết và kết tủa trong dung dịch ethanol (Cleemput và ctv., 1993) Những đơn vị arabinose kết hợp với nước tạo thành hỗn hợp có độ nhớt cao như khối bột nhào (Durham, 1925) Arabinixylan có độ nhớt cao do tính hòa tan trong nước và cũng là vấn đề quan trọng trong việc sử dụng lúa mì và các loại ngũ cốc khác trong sản xuất thức ăn, việc tăng arabinose sẽ tăng độ

15

nhớt cao khi tan trong nước và chúng có thể hút nước và tăng trọng lương gấp mười

lần (Fincher và Stone, 1986b; trích dẫn bởi Sinha và ctv., 2011)

Bảng 2.6 Hàm lượng NSP và arabinoxylan trong một số loại ngũ cốc

Các loại ngũ cốc Arabinoxylan Tổng NSP % arabinoxylan trong NSP

(Nguồn: Avitech, 2002; trích dẫn bởi Dương Thanh Liêm., 2008)

Cấu trúc phân tử của arabinoxylan gồm một mạch chính xylan với

L-arabinofuranose (L-arabinose có 5 nguyên tử dạng vòng) được gắn ngẫu nhiên với các

đơn vị xylose bằng liên kết α1→2 hay α1→3 trong suốt chiều dài chuỗi (trích

http://www.scientificpsychic.com)

Hình 2.4 Cấu trúc arabinoxylan

(Nguồn: http://www.scientificpsychic.com)

c β -glucan

Beta-Glucan là những polysaccharide gồm một mạch dài không nhánh của Glucose tương tự như cellulose, nhưng cứ khoảng 3 – 4 liên kết β1→4 của phân tử cellulose sẽ được tiếp theo là một liên kết β1→3 Động học về các phản ứng giáng cấp của các polymer cho thấy những liên kết β1→4 liên tục, càng dài là những vị trí dễ bị thủy phân, và tỷ lệ càng nhiều các liên kết β1→3 trong phân tử hạn chế hoạt tính của enzyme (Roubroeks và ctv., 2001)

β-D-β-Glucan là những phân tử có dạng hình trụ dài chứa khoảng 250,000 đơn vị đường glucose β-Glucan được tìm thấy trong nhiều loại ngũ cốc, thực vật, tảo, lúa mạch, yến mạch, vi khuẩn, nấm men (Ăman, 1987) Phân tử (1-3), (1-4)-β-D-glucan tự nhiên gồm những tính chất như: có khả năng hòa tan, có mức độ phân nhánh và trọng lượng phân tử lớn như phân tử polymer hoặc có cấu trúc phân tán (cấu trúc xoắn 3, xoắn đơn hay xoắn ngẫu nhiên) Tất cả những nhân tố này đều có vai trò tạo nên hoạt tính sinh học của phân tử glucan (Zekovic và ctv., 2005)

β-glucan được biết đến như là chất bổ sung sinh học nhờ vào khả năng kích thích hệ miễn dịch β-glucan còn có công dụng kích thích hệ miễn dịch tự nhiên, tăng cường sức khỏe hô hấp β-glucan giúp tăng cường hoạt động của các đại thực bào và kích thích tăng tiết nhiều cytokines (chất hoạt hóa tế bào) nhằm tiêu diệt các mầm bệnh xâm nhập từ bên ngoài, giúp giảm hệ số chuyển đổi thức ăn, kích thích tiêu hóa, phòng các bệnh đường ruột, nhiễm trùng do vi khuẩn, vi rút (trích http://vi.wikipedia.org/wiki/Beta-glucan)

Hình 2.5 Cấu trúc β-glucan

(Nguồn: http://www.scientificpsychic.com)

Tỉ lệ của mannose và galactose cho ra những gum sau đây:

• Fenugreek gum, mannose:galactose 1:1

• Guar gum, mannose:galactose 2:1

• Tara gum, mannose:galactose 3:1

• Locust bean gum hay Carob gum, mannose:galactose 4:1

(Nguồn: http://www.scientificpsychic.com)

Hình 2.6 Cấu trúc galactomannan

(Nguồn: http://www.scientificpsychic.com)

e Oligosaccharide

Oligosaccharide là nhóm carbohydrate mà thành phần được cấu trúc từ 2 – 20 đơn vị đường đơn, thường được tận dụng để bổ sung vào thức ăn cho động vật dạ dày đơn (McDonald và ctv.,2002) Trọng lượng phân tử của oligosaccharide không lớn nên tính chất của chúng gần giống với tính chất của đường đơn, dễ tan trong nước và dễ kết dính (Lại Văn Hùng, 2004) Oligosaccharide có ba dạng: disaccharide (C12H22O11), trisaccharide (C18H32O16) và tetrasaccharide (C24H42O21) (Webster và Lim, 2002) Oligosaccharidecó giá trị dinh dưỡng cao thường gặp ở dạng disaccharide và được xếp vào nhóm nguyên liệu prebiotic, và được xem như là một phức hợp dinh dưỡng không thể thiếu trong khẩu phần ăn, oligosaccharide điều chỉnh sự cân bằng mật độ vi khuẩn bằng cách làm tăng sinh khối vi sinh vật có lợi trong đường ruột, tăng kích thích miễm dịch, cải thiện sức khỏe vật nuôi (McDonald và ctv.,2002)

Oligosaccharide được tìm thấy trong các nguyên liệu như: khô dầu đậu nành, khô dầu cải, khô dầu guar và có trong các quả đậu bao gồm α-galactooligosacharide (GOS), trong các loại ngũ cốc có nhiều fructooligosacharide (FOS) và mannanoligosachride (MOS) Chúng là những sản phẩm đang được bán trên thị trường trong ngành thức ăn chăn nuôi (McDonald và ctv.,2002)

Oligosaccharide có khả năng kháng lại những vi khuẩn gây hại trong thành ruột Bằng cách nhận dạng tế bào, tất cả những loại tế bào vi khuẩn gây hại có một hình dạng đặc biệt của hợp chất có chứa carbohydrate (glycolipid và glycoprotein) trên bề mặt của chúng Những tế bào vi khuẩn gây hại có lớp lectin trên bề mặt được nhận biết là carbohydrate, và tại đó chúng gắn kết vào thành ruột

Escherichia coli và Salmonella có lớp lectin là mannose có thể gắn kết vào dư

lượng mannose có trên bề mặt ruột Bằng cách bổ sung vào thức ăn có chứa mannanoligosachride (MOS), sự gắn kết này của vi khuẩn có hại bị phá vỡ, và thay vào đó, chúng gắn kết vào oligosaccharide và được thải ra ngoài cơ thể vật nuôi theo đường tiêu hóa, cải thiện hệ tiêu hóa trong đường ruột vật nuôi (Miguel và ctv.,2004; McCann và ctv., 2006) Một thí nghiệm khác cho thấy trong chế độ ăn có chứa mannan oligosaccharide (MOS) có khả năng kết dính vi khuẩn gây bệnh, ngăn chặn được mầm bệnh, làm tăng cao khả năng miễn dịch đã được báo cáo trên một số loài cá

19

như cá hồi (Salmo gairdneri irideus G.) được bổ sung hàm lượng 0,2% MOS vào thức

ăn, kết quả cho thấy tỷ lệ tăng trọng lên 13,7 %, FCR giảm 0,83, tỷ lệ chết giảm 0,58

% (P < 0,01), cá chép (Cyprinus carpio L.) được bổ sung hàm lượng 0,2% MOS vào

thức ăn, kết quả trọng lượng cá sau thí nghiệm tăng 11,6 % so với đối chứng, FCR và

tỷ lệ chết giảm rất nhiều so với đối chứng (P < 0,01) (Staykov và ctv., 2005) và cá

chẽm (Lates calcarifer) được nuôi trong bè và ao dễ bị tress và bệnh, khi được bổ sung

MOS trong khẩu phần ăn làm giảm stress, tăng khả năng miễn dịch cho cá chẽm, tăng

trưởng cao hơn 10 % so với đối chứng (Torrecillas và ctv., 2007)

FOS còn kích thích sự phát triển của những vi khuẩn có lợi tại ruột Các vi khuẩn có ích này giúp tiêu hóa tốt, tăng sức đề kháng, và đem lại nhiều lợi ích khác cho sức khỏe (Mai Huỳnh Đoan Anh và ctv., 2006)

Hình 2.7 Sự kết hợp lectin và carbohydrate đặc hiệu cho loại vi khuẩn chuyên biệt

Việc bổ sung vào thức ăn có chứa mannanoligosachride (MOS), sự gắn kết này của vi khuẩn có hại bị phá vỡ, và thay vào đó, chúng gắn kết vào oligosaccharide và được thải ra ngoài cơ thể vật nuôi theo đường tiêu hóa

dưới dạng tinh khiết là một hemoglycan có trọng lượng phân tử cao được tìm thấy trong cây bông vải (McDonald và ctv., 2002) Cellulose có cấu trúc theo kiểu liên kết β-1,4 và β-1,6-glucoside với khoảng 8.000 phân tử đường β-glucose liên kết lại (Dương Thanh Liêm và ctv., 2006) Các đường đơn glucose trong phân tử cellulose liên kết với nhau qua liên kết bởi cầu nối hydro chắc chắn tạo cho cellulose cấu trúc bền vững khó tan trong nước (Lại Văn Hùng, 2004) Cellulose bị thủy phân hoàn toàn trong dung dịch acid mạnh HCl 40% H2SO4 70% (Dương Thanh Liêm và ctv., 2006; Lại Văn Hùng, 2004) Động vật bậc cao và hầu hết các loài cá không có enzyme nội sinh thủy phân các liên kết 1-4 β-glucose (Lê Thanh Hùng, 2008) Vì vậy, cellulose là thành phần không thể tiêu hóa trong thức ăn đối với động vật dạ dày đơn

Hình 2.8 Cấu trúc cellulose

(Nguồn: http://www.scientificpsychic.com)

b Hemicellulose

Hemicellulose được định nghĩa là polysaccharide tan trong kiềm, có trong vách

tế bào thực vật khác hơn so với cellulose nhưng nó có liên quan mật thiết với cellulose (McDonald và ctv., 2002) Theo Lại Văn Hùng (2004) với Dương Thanh Liêm và ctv (2006), hemicellulose thuộc nhóm heteroglucan có nhiều polysaccharide đứng vị trí thứ hai trong tự nhiên sau cellulose và tính bền vững thấp hơn cellulose, khó tan trong nước, chỉ có thể thủy phân trong môi trường trung tính Sau khi thủy phân cho ra sản phẩm đường đơn manose, galactose,…

Hầu hết hemicellulose có nguồn gốc từ thực vật trong tự nhiên, có sự liên kết chặt chẽ với cellulose và lignin (Margolles-Clark, 1996) Động vật bậc cao không có enzyme nội sinh để tiêu hóa chúng Mặt khác, hemicellulose còn có khả năng liên kết với cellulose gây ảnh hưởng phức tạp với độ tiêu hóa của vật nuôi (Dương Thanh Liêm

và ctv., 2002; Dương Thanh Liêm và ctv., 2006) Cấu trúc cơ bản của hemicellulose