Công nghệ sinh học - Tối ưu giá trị dinh dưỡng của thức ăn thủy sản

Để tăng sử dụng thành phần thức ăn thực vật trong thức ăn thủy sản, cần nâng cao giá trị dinh dưỡng và giảm thiểu chất kháng dinh dưỡng bằng quy trình công nghệ sinh học. Lên men giá thể rắn (SSF) và enzyme ngoại sinh là một trong số đó.

Lên men giá thể rắn

Lên men là một quy trình gồm các vi sinh vật, chất nền và các điều kiện môi trường đặc biệt để biến đổi những chất nền phức tạp thành hợp chất đơn giản hơn (Niba et al., 2009). Lên men cải thiện chất lượng dinh dưỡng của thức ăn thông qua: giảm xơ; tăng hàm lượng protein và chất béo; cải thiện vitamin và sinh khả dụng của chất khoáng; cải thiện khả năng tiêu hóa của axit amin.

SSF là quy trình lên men gồm một giá thể rắn trong điều kiện thiếu chất béo. SSF thường được sử dụng để sản xuất các thành phần lên men dạng khô bổ sung vào các hỗn hợp thức ăn cơ bản. Do lượng ẩm thấp, phương pháp này chỉ có thể được thực hiện bởi một số lượng vi sinh vật giới hạn, chủ yếu là nấm như Aspergillus ssp. và Rhizopus ssp., mặc dù một số vi khuẩn như Lactobacillus spp., cũng có thể sử dụng được (Supriyati et al., 2015). Các thành phần thức ăn được sản xuất bởi quy trình SSF phù hợp hơn để chế biến thức ăn thủy sản.

Các thành phần thức ăn có nguồn gốc thực vật được lên men, đặc biệt là những thành phần được sản xuất bởi quy trình SSF đều được coi là những thành phần thức ăn thủy sản tiềm năng.

Enzyme ngoại sinh

Gần đây ngành thủy sản bắt đầu chú trọng sử dụng các enzyme ngoại sinh trong thức ăn giàu thành phần thực vật do chúng có tác dụng cải thiện khả năng tiêu hóa chất dinh dưỡng. Một ích lợi quan trọng khác khi kết hợp enzyme ngoại sinh trong công thức thức ăn là phá vỡ các yếu tố kháng dinh dưỡng như xơ, phytate và polysaccharide phi tinh bột (NSPs) – những chất ảnh hưởng đến tăng trưởng và sức khỏe của vật nuôi (Alsersy et al., 2015). Đối với các loài thủy sản, nghiên cứu về enzyme ngoại sinh tập trung chủ yếu vào phytase. Gần đây, nghiên cứu về carbohydrase, protease và hỗn hợp enzyme được quan tâm và chú ý nhiều hơn (Gatlin et al 2017).

Chức năng chính của carbohydrase ngoại sinh là thủy phân các chất NSPs phức tạp trong thức ăn thực vật. Hơn nữa, bổ sung carbohydrase tăng tính tiêu hóa của các chất dinh dưỡng cung cấp năng lượng như tinh bột và chất béo. Ngoài ra, carbohydrase còn có khả năng cải thiện sử dụng nitơ và axit amin bằng cách thúc đẩy các protease tiêu hóa tiếp cận với protein (Tahir et al., 2018). Cùng các chất dinh dưỡng khác, enzyme carbohydrase cũng tham gia vào quá trình cải thiện sinh khả dụng của chất khoáng trong thức ăn tới các cơ quan mục tiêu. Carbohydrase cũng hỗ trợ sự tăng trưởng của các lợi khuẩn, từ đó cải thiện đường ruột và sức khỏe tổng thể của vật nuôi (Adeola and Cowieson, 2011).

Ngoài khả năng phá vỡ chất kháng dinh dưỡng của carbohydrase, điều cần thiết là cải thiện tính khả dụng của các protein trong thành phần thực vật qua bổ sung protease. Protease gồm một nhóm enzyme có khả năng thủy phân protein thành các protein nhỏ hơn, peptides và axit amin. Nếu không có protease, các mối liên kết này không thể bị phá vỡ dễ dàng và do đó, cá và tôm cũng không thể tiêu hóa ngay protein.

Ngày càng có nhiều nghiên cứu khoa học khẳng định vai trò của enzyme ngoại sinh hoặc phức hợp enzyme, chủ yếu là carbohydrase và protease với những kết quả rất khả quan.

Nhờ những cải tiến công nghệ sinh học, các chuyên gia công thức thức ăn có thêm nhiều công cụ để tối ưu giá trị dinh dưỡng và hiệu quả kinh tế của thức ăn thủy sản. Ngành dinh dưỡng vẫn tiếp tục nghiên cứu về tác dụng của các chất nền, vi sinh vật, các phương pháp khác nhau trong sản xuất enzyme và thành phần thức ăn, cũng như tác động của chúng với trao đổi chất, tăng trưởng, sức khỏe đường ruột và hệ thống miễn dịch của vật nuôi thủy sản.