1
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ DINH DƯỢNG HỌC
THỦY SẢN
Dinh dưỡng học thủy sản chỉ mới bắt đầu phát triển gần đây so với lòch sử rất
lâu đời của môn dinh dưỡng học cho người và gia súc. Thật vậy, vào đầu thế kỷ 20, các
nghiên cứu về dinh dưỡng thủy sản còn rất đơn giản, chỉ là những khảo sát về cấu trúc
ống tiêu hóa, một số nghiên cứu về sinh lý tiêu hóa hay khảo sát tập tính dinh dưỡng
trong điều kiện tự nhiên. Thức ăn nhân tạo thủy sản đầu tiên do sự phối trộn các thành
phần nguyên liệu chỉ bắt đầu từ thập niên 50 với “thức ăn viên Oregon”. Cho đến cuối
thập niên 50, loại thức ăn viên được dùng phổ biến tại Mỹ. Tại châu Âu, thức ăn viên
bắt đầu được sử dụng từ thập niên 60.
Những nghiên cứu đầu tiên về nhu cầu dinh dưỡng được thực hiện tại Corland
(Ohio, Mỹ) vào những năm 40. Bắt đầu từ thập niên 60 các nghiên cứu về dinh dưỡng
thủy sản phát triển rất nhanh, do sử dụng các thành quả nghiên cứu trước đây ở các
động vật trên cạn. Tuy nhiên, những hiểu biết về dinh dưỡng thủy sản còn hạn chế,
trước hết là do giống loài thủy sản rất phong phú, trên 100 loài cá và gần 20 loài tôm
được thuần hóa nuôi dưỡng trên thế giới. Hơn thế nữa, những loài thủy sản mới thuần
hóa vẫn còn đang được tiếp tục nghiên cứu. Ngoài ra, việc nghiên cứu dinh dưỡng
gặp những khó khăn trở ngại, do môi trường sinh sống trong nước và những đặc điểm
chuyên biệt dinh dưỡng của sinh vật nước.
Nuôi thủy sản có lòch sử trên 2000 năm, nhưng lòch sử về dinh dưỡng học thủy
sản còn rất non trẻ, do từ lâu nay nuôi thủy sản chủ yếu là hình thức nuôi quảng canh
hay quảng canh cải tiến. Thức ăn chủ yếu là thức ăn tự nhiên, nên nhu cầu nghiên
cứu về dinh dưỡng thủy sản cũng không được đặt nặng. Nếu có, cũng chỉ là những
nghiên cứu về hình thức bón phân gây màu nước, làm thế nào để tận dụng hết thức
ăn tự nhiên. Chỉ đến khi hình thức nuôi thâm canh với việc sử dụng thức ăn công
nghiệp xuất hiện, việc nghiên cứu dinh dưỡng thủy sản mới được quan tâm, để giải
đáp câu hỏi: loại thức ăn nào giúp cá tăng trưởng tốt, không bệnh tật và giá thành sản
xuất rẻ nhất. Trong nuôi thâm canh, chi phí thức ăn thường chiếm 60-70% tổng chi
phí sản xuất. Muốn sản xuất có hiệu quả, người nuôi cá phải sử dụng loại nguyên
Sinh lý
- Biến nhiệt
- Bài tiết Ammonia
Nhu cầu năng lượng của thủy sản thấp,
nhưng thay đổi lớn,
khi nhiệt độ môi
trường dao động
Hiệu quả cao trong việc sử dụng
protein làm nguồn năng lượng
Sinh thái
- Môi trường nước có tỉ trọng cao so với
không khí
- Sự khuếch tán chậm trong nước của
những phân tử
- Môi trường nước chứa nhiều muối hòa
tan. Đặc biệt môi trường biển
Cá có khuynh hướng giảm bộ khung
chống đỡ và nhu cầu Ca, P thấp hơn
Vai trò rất quan trọng của những chất
dẫn dụ hiện diện trong thức ăn
Sự hấp thụ một số muối
khoáng trong
dinh dưỡng của một số loài cá.
Trước hết, số lượng loài cá rất lớn, ước tính số lượng chỉ của những loài cá
xương cũng đã nhiều bằng tổng số loài bò sát, hoặc chim và hữu nhũ. Mức độ tiến hóa
của những loài cá khác nhau và chúng thích nghi với môi trường sống cũng khác nhau.
Do đó, tập tính dinh dưỡng và nhu cầu dinh dưỡng của cá cũng khác xa nhau. Đến nay,
chỉ một số lượng rất nhỏ loài cá được nghiên cứu về dinh dưỡng, ước tính khoảng 20
loài, đa số tập trung vào những loài cá ôn đới, trong khi cá nhiệt đới ít được quan tâm.
Việc sử dụng các kết quả nghiên cứu trên một số loài, để suy luận cho những loài
cấp quan trọng, bổ sung cho nguồn cung cấp từ thức ăn. Những phân tử hữu cơ hòa
tan trong nước, như acid amin, có tác dụng dẫn dụ các động vật thủy sinh đến gần
hơn. Đó là những chất dẫn dụ thức ăn. Chất này giữ vai trò rất quan trọng trong thức
ăn của cá tôm. Điều đó, rất khác biệt so với những động vật trên cạn.
Trên đất liền cũng như trong các thủy vực, chuỗi dinh dưỡng bắt đầu từ sự
quang hợp của thực vật. Số lượng những thú ăn cỏ trên đất liền rất phong phú so với
động vật thủy sinh. Những thú ăn cỏ này sử dụng đa số các thực vật thượng đẳng.
Trái lại, trong thủy vực, các loài cá ăn thực vật rất hiếm, đặc biệt là những loài cá ăn
thực vật thủy sinh thượng đẳng (rong, bèo ). Do đó, những nghiên cứu dinh dưỡng
động vật trên cạn thường quan tâm đến khả năng sử dụng năng lượng từ tinh bột, hay
4
từ sự biến dưỡng chất xơ trong khi các nghiên cứu dinh dưỡng trên cá, thường tập
trung hơn về sự chuyển đổi giữa protein và lipid.
Những thống kê các đặc điểm dinh dưỡng trong bảng I.1 chủ yếu rút ra từ lớp
cá. Do đó, nếu xét đến các loài giáp xác, đặc điểm dinh dưỡng sẽ phức tạp hơn. Thực
vậy, cấu trúc ống tiêu hóa của giáp xác có những thay đổi khác, so với động vật
xương sống như: gan và tụy tạng nhập chung thành một cơ quan được gọi là thể gan-
tụy tạng. Vỏ mai tôm cua có thành phần hóa học khác xa bộ xương cá, nên nhu cầu
muối khoáng của giáp xác khác rất xa các động vật xương sống. Sự tăng trưởng
không liên tục qua các lần lột xác cho thấy: nhu cầu dinh dưỡng của giáp xác cũng
không liên tục. Tuy nhiên, những đặc điểm như động vật biến nhiệt, bài tiết
Ammonia hay chủ yếu là động vật ăn thòt, dẫn đến một số tương đồng về dinh dưỡng
của giáp xác và của cá.
I.2. MỘT SỐ THUẬT NGỮ
Dinh dưỡng (Nutrition) có nguồn gốc từ La Tinh “nutrire” có nghóa là nuôi
dưỡng, là tập hợp những chức năng cơ thể để biến đổi và sử dụng thức ăn, nhằm giúp
sinh vật tăng trưởng và hoạt động bình thường (theo Larousse). Như vậy, dinh dưỡng
bao gồm nhiều giai đoạn: từ lấy thức ăn cho đến tiêu hóa và hấp thụ dưỡng chất (giai
đoạn tiêu hóa của quá trình dinh dưỡng), kế đến là hàng loạt phản ứng biến dưỡng
chất hấp thụ và sau cùng là bài tiết, thải bỏ các sản phẩm biến dưỡng (giai đoạn biến
tảo hay Brachionus trong môi trường nuôi riêng biệt. Hàng ngày, vớt cho ăn hay sấy
khô, rồi cho ăn như thức ăn nhân tạo. Trường hợp này xếp vào thức ăn nhân tạo hay
thức ăn tự nhiên? Do đó, xuất hiện thuật ngữ thức ăn sống (Live feed) để chỉ nhóm
thức ăn này, đối lập với thức ăn khô.
I.3. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU DINH DƯỢNG VÀ THỨC ĂN THỦY SẢN
Dinh dưỡng học thủy sản là một môn học bắt buộc đối với các sinh viên nuôi
thủy sản cũng như chương trình cao học nuôi trồng thủy sản. Lòch sử nghiên cứu dinh
dưỡng có thể chia ra làm ba giai đoạn:
Giai đoạn sơ khai: Chủ yếu nghiên cứu tập tính dinh dưỡng của các loài cá,
cấu trúc của hệ thống tiêu hóa. Giai đoạn này gắn liền với dinh dưỡng học
thủy sản, là một phần của môn sinh thái học
Giai đoạn phát triển thứ hai: Với sự xuất hiện thức ăn viên cho cá hồi tại Châu
Âu. Trong giai đoạn này, sự phát triển mạnh của nghiên cứu để làm cơ sở cho
việc thâm canh hóa các loài cá nuôi. Mỗi quốc gia có một thế mạnh riêng
trong nghiên cứu dinh dưỡng thủy sản. Các quốc gia châu Âu tập trung nghiên
cứu dinh dưỡng các loài cá hồi, cá tầm, cá chép. Trong khi Mỹ nghiên cứu
nhiều về cá hồi, cá da trơn Mỹ (Ictalurus punctatus), tôm thẻ chân trắng. Nhật
Bản tập trung nghiên cứu dinh dưỡng cá chình Nhật, cá vền biển (Sea bream),
tôm he Nhật… Đài Loan có nhiều công trình nghiên cứu dinh dưỡng tôm sú và
cá biển như cá mú, cá bớp…
Giai đoạn phát triển thứ ba: Giai đoạn này đánh dấu sự xuất hiện các loại thức
ăn cho các ấu trùng cá, và giáp xác. Sự thương mại hóa nhanh chóng các
nghiên cứu trong phòng thí nghiệm về dinh dưỡng học của các ấu trùng thủy
sản, nhằm cung cấp cho thò trường các loại thức ăn ấu trùng thủy sản thay thế
tảo tươi sống và thay thế Artemia. Việc nghiên cứu nhu cầu các acid béo, và
các amino acid thiết yếu cũng như công nghệ sản xuất các thức ăn vi nang, đã
sản xuất những loại thức ăn có thể thay thế một phần hay gần như hoàn toàn
các loại tảo tươi sống, dùng trong nuôi ấu trùng nhuyễn thể, hay thay thế gần
6
như hoàn toàn thức ăn tươi sống cho ấu trùng cá và tôm biển.
Các loại thức ăn khô như: bột cá, cám gạo, tấm. Thức ăn viên thuộc nhóm
thức ăn khô có hàm lượng nước (thường gọi là độ ẩm thức ăn) thấp 10-13%. Có thể
bảo quản nhóm thức ăn này lâu dài. Tiêu chuẩn thức ăn viên của Việt Nam có độ ẩm
dưới 11%.
- Protein thô bao gồm: protein, các amino acid tự do… được xác đònh bằng
phương pháp Kjeldalh. Trong đó, nitrogen tổng số được xác đònh và suy ra hàm lượng
protein thô. Protein thô có trò số thấp ở khoai mì (0,9-3%) và cao ở bột cá (50-70%).
Đây là thành phần dinh dưỡng q giá của thức ăn, vì hàm lượng protein càng cao thì
giá cả thức ăn sẽ cao.
Bảng I.2. Thành phần dinh dưỡng cơ bản của các nguyên liệu sản xuất thức ăn viên (% khô)
Nguyên liệu Độ
ẩm
Protein
thô
Lipid
thô
Xơ
thô
Khoáng Dẫn xuất
không đạm
Bắp vàng 12,0 8,5 3,6 2,3 1,3 72,3
Gạo 10,0 12,8 4,6 5,3 7,4 59,9
Cám gạo 9,0 12,8 13,7 11,1 11,6 41,8
Khoai lang khô 13,0 3,2 1,7 2,2 2,6 77,3
Khoai mì 13,0 0,9 1,7 0,8 0,7 82,9
Tấm 13,0 9,5 1,9 0,8 2,1 72,7
Cao lương 10,0 12,4 3,1 2,6 2,0 69,9
Lúa mì 12,0 12,9 1,7 2,5 1,6 69,3
Bột mì 12,0 11,7 1,2 1,3 0,4 73,4
Cám lúa mì 11,0 16,4 4,0 9,9 5,3 53,4
8
- Muối khoáng là tổng các nguyên tố khoáng đa và vi lượng trong thức ăn.
Muối khoáng được xác đònh là lượng tro đốt, sau khi nung cháy thức ăn lên 550
o
C. Do
đó, có tài liệu còn gọi muối khoáng là hàm lượng tro của thức ăn. Hàm lượng muối
khoáng của thức ăn thay đổi trong khoảng 1-2% (bột mì, bột gạo) đến 20-25% (bột
cá, bột xương thòt)
- Lipid thô bao gồm tất cả dầu mỡ có trong thức ăn. Phương pháp xác đònh đó là
các thành phần hòa tan trong dung môi hữu cơ. Ngoài dầu mỡ, lipid thô còn chứa
Phospholipid, các acid béo tự do, Sterol, các vitamin tan trong chất béo. Lipid có trò số
thấp, khoảng 1-2% ở khoai củ và có thể đạt 100% ở dầu tinh luyện.
- Xơ thô bao gồm Cellulose, Hemicellulose, Chitin. Đây là những thành phần
không tiêu hóa được trong thức ăn. Hàm lượng xơ thô cao trong thức ăn gốc thực vật
như cám gạo, cám mì…
- Dẫn xuất không đạm (N free extract) là thành phần còn lại của thức ăn sau khi
trừ đi độ ẩm, protein thô, lipid thô, muối khoáng, và xơ thô. Dẫn xuất không đạm có thể
tạm gọi là chất bột đường, bao gồm chủ yếu là tinh bột và một tỉ lệ nhất đònh các đường
đa trong thức ăn. Chất bột đường có tỉ trọng khá cao trong khoai mì, bột bắp, bột gạo
(70-80%) và hầu như không hiện diện trong các thức ăn động vật.
Phần còn lạiAcid và bazeChiết xuất với EtherKjeldahl
Sấy ở 105
o
C
Lipid thơ Xơ thơ
Mẫu thức ăn
Vật chất khơ
Chất hữu cơ
Protein thơ
Dẫn xuất khơng đạm
I.
2.
Sơ đồ phân tích 6 thành phần dinh dưỡng cơ bản trong thức ăn, theo Weendle
9
TAØI LIEÄU THAM KHAÛO
1. Guillaume, J., Kaushik S., Bergot P., Metailler R. (1999). Nutrition and feeding
of Fish and Crustaceans. Praxis Publishing, Chichester, UK. 407ps
2. Hung L. T., Huy H. P. V. (2007). Analysis of feeds and fertilizers for sustainable
aquaculture development in Viet Nam 331-363. In: Hasan et al., (eds.) Study and
analysis of feeds and fertilizers for sustainable aquaculture development, FAO
FISHERIES TECHNICAL PAPER, 497. FAO, Roma, 2007. 510ps.