Mở đầu

Phương pháp sử dụng enzym hệ tiêu hóa xác định khả năng thủy phân protein in vitro được coi là phương pháp nhanh và thích hợp để xác định khả năng tiêu hóa thức ăn (1). Enzym tiêu hóa của tôm sú tập trung ở xoang tiêu hóa (XTH). Hoạt động của chúng liên quan chặt chẽ tới các thành phần dinh dưỡng trong thức ăn, phản ánh tập tính ăn, phổ thức ăn và khả năng sử dụng các nguồn thức ăn khác nhau. Nghiên cứu thành phần, tính chất enzym trong XTH của tôm và tiêu hóa in vitro cho phép xác định nhu cầu dinh dưỡng và giá trị sử dụng của nguyên liệu, từ đó có thể cân đối các thành phần dinh dưỡng trong thức ăn, đảm bảo đáp ứng tốt cho tiêu hóa, hấp thu cũng như tăng trưởng của vật nuôi, đồng thời có thể đánh giá được chất lượng của thức ăn.

Ðối tượng và phương pháp nghiên cứu

Tôm sú (Penaeus monodon) còn sống thu tại các đầm nuôi ở khu vực Hải Phòng, Quảng Ninh từ tháng 3 5/2002. Khối lượng trung bình tôm giống 1-2g, tôm trưởng thành 25 30g.

Bột cá, bột đậu nành và các loại thức ăn nuôi tôm lấy tại các cơ sở, đại lý phân phối ở thành phố Hồ Chí Minh.

Tách chiết enzym XTH : Toàn bộ XTH của tôm sú được nghiền với nước cất theo tỷ lệ 1/3 (V/V) ở 4oC, sau đó ly tâm 14.000v/ph (4oC) 10 phút, thu dịch enzym thô vào bảo quản -20oC làm mẫu nghiên cứu, trình tự các bước tiến hành theo Garcia Carreno 1994 (4).

Xác định hoạt tính enzym protease, pepsin theo Anson, 1972. Hoạt tính trypsin, chymotrypsin xác định theo Garcia Carreno, 1997 (2).

Xác định mức độ thủy phân protein in vitro bằng phương pháp pH stat theo Equerra, 1998 (3). Nghiền kỹ mẫu trong nước cất, chuẩn bị dung dịch mẫu có lượng protein thô (cơ chất) 8mg/ml. Trong bình phản ứng chứa 25ml cơ chất, dùng NaOH 0,05N chuẩn độ đến pH = 8. Phản ứng bắt đầu khi bổ sung enzym chiết từ XTH tôm sú với lượng tương đương 25mg protein tan. Dùng NaOH chỉnh pH = 8 trong thời gian 60 phút, ở nhiệt độ 28oC. Mức độ thủy phân protein được tính theo công thức : DH% = B x Nb x 1/à x 1/Mp x 1/htot x 100%

B: số ml NaOh tiêu thụ; Nb : nồng độ NaOH = 0,05N; M: khối lượng phản ứng; à: hệ số của phương pháp pH stat; htot: số lượng mạch peptit của các loại protein khác nhau.

Xác định mức tiêu hóa protein thức ăn bằng TNBS theo Adler Nisen (2). Cân lượng mẫu 100mg nghiền kỹ trong đệm PBS, sự thủy phân bắt đầu khi bổ sung dịch chiết enzym từ XTH tôm sú tương đương 5mg protein tan ủ trong thời gian 60 phút ở nhiệt độ 28oC. Lấy mẫu trước và sau thời gian thủy phân đun sôi 5 phút, để lạnh và xác định nồng độ nhóm amin với dung dịch TNBS. Tính mức tiêu hóa in vitro theo mmol leucin/100mg thức ăn. Kết quả thu được trong các hình và bảng là trung bình của 3 lần thí nghiệm, mỗi lần 3 mẫu song song.

Kết quả và thảo luận

1. Thành phần, hoạt tính enzym trong XTH tôm sú (Hình 1)

Kết quả cho thấy : hoạt tính protease và đặc biệt là trypsin ở tôm trưởng thành cao hơn ở tôm giống. Ngược lại, hoạt tính chymotrypsin ở tôm trưởng thành nhỏ hơn ở tôm giống.

2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzym và tốc độ thủy phân protein

ảnh hưởng của pH đến hoạt tính protease

Hoạt tính protease của XTH tôm sú đạt giá trị cực đại ở pH = 8 (Hình 2)

Tôm sú thiên về sử dụng thức ăn có nguồn gốc động vật. Các loại protein thích hợp làm thức ăn cho nuôi tôm sú cần điều chỉnh pH cho phù hợp để tăng khả năng tiêu hóa của tôm.

ảnh hưởng của thời gian đến tốc độ thủy phân protein (Hình 3)

Kết quả cho thấy khả năng thủy phân casein tăng dần từ 10 đến 50 phút. Từ 60 phút trở lên, tốc độ thủy phân hầu như không tăng, như vậy thời gian 60 phút là thích hợp trong phương pháp xác định tiêu hóa protein in vitro cho các nguyên liệu và thức ăn dùng nuôi thủy sản.

Xác định mức tiêu hóa protein in vitro

Mức tiêu hóa protein (DH) nguyên liệu theo phương pháp pH stat (Hình 4)

Thí nghiệm tiến hành với 5 loại nguyên liệu : bột cá Vũng Tàu (VT), bột cá Kiên Giang (KG) bột đậu nành, khô đậu nành, bột mực.

Kết quả cho thấy tỉ lệ tiêu hóa protein của các loại nguyên liệu như sau : bột cá KG (20,22%), bột cá VT (21,26%), bột mực (23,09%), bột đậu nành rang vàng (20,07%), khô đậu nành (13,68%). Bột mực cho kết quả tiêu hóa cao nhất, sau đến bột cá, bột đậu nành, thấp nhất là khô đậu nành. Kết quả cũng cho thấy tỷ lệ tiêu hóa protein của tôm phụ thuộc vào tính chất nguyên liệu và phương thức chế biến nguyên liệu. Trong thí nghiệm này, bột đậu nành (rang vàng) và khô đậu nành có thành phần protein không khác biệt nhiều (41,36% và 43,53%) nhưng tỷ lệ tiêu hóa khác biệt rất lớn, 13,68% và 20,07%. Như vậy khả năng sử dụng protein của tôm còn phụ thuộc vào phương pháp xử lí nguyên liệu. Bột cá có hàm lượng protein cao nên tỉ lệ tiêu hóa cao hơn. Do vậy cần lưu ý khi sử dụng các loại nguyên liệu để xây dựng công thức thức ăn đáp ứng đủ nhu cầu dinh dưỡng.

Mức độ tiêu hóa protein thức ăn in vitro xác định theo TNBS

Do trong thành phần thức ăn có protein từ nhiều nguồn gốc khác nhau nên không thể chỉ sử dụng hệ số theo phương pháp pH stat mà còn phải sử dụng phương pháp TNBS. Kết quả ở bảng sau so sánh mức tiêu hóa protein in vitro của tôm sú với các loại thức ăn khác nhau.

Mức tiêu hóa protein in vitro của tôm sú đối với các loại thức ăn khác nhau 

Thức ăn Go G3 T3 có mức tiêu hóa đạt 73 66 56,3 (mmol leucin/100mg thức ăn). Mức tiêu hóa protein in vitro của tôm sú đối với thức ăn của Viện nghiên cứu NTTS II không khác nhiều so với thức ăn CP. Các loại thức ăn được tiếp tục nghiên cứu S1 S6, cải tiến K1 K6 đã cho kết quả mức tiêu hóa cao hơn và ổn định.

Kết luận

1. Trong XTH tôm sú có một số enzym proteolytic chủ yếu là trypsin, chymotrypsin. Hoạt tính protease kiềm (pH = 8) dao động trong khoảng 0,074 0,078 AU/mg protein. Hoạt tính trypsin ở tôm trưởng thành cao hơn 0,071 AU/mg protein so với ở tôm giống 0,0367 AU/mg protein. Hoạt tính protease tôm sú đạt cực đại khi pH = 8, thời gian thích hợp để sử dụng trong phương pháp xác định tiêu hóa in vitro là 60 phút.

2. Sử dụng phương pháp pH stat xác định tiêu hóa protein in vitro cho phép đánh giá chất lượng, giá trị của các loại nguyên liệu có nguồn gốc khác nhau. Hải sản, bột cá, bột mực có tỉ lệ tiêu hóa dao động trong khoảng 20 23%. Tỷ lệ tiêu hóa của bột đậu nành và khô đậu nành khác biệt rất lớn (20,07% và 13,68%) mặc dù hàm lượng protein của tôm ngoài việc phụ thuộc vào nguồn gốc nguyên liệu còn phụ thuộc vào chất lượng protein và công nghệ xử lý nguyên liệu.

3. Hệ số tiêu hóa protein in vitro của tôm sú đối với các loại thức ăn công nghiệp hiện nay dao động từ 56,5 73 mmol leucin/100mg thức ăn. Như vậy, nhờ phương pháp in vitro xác định khả năng tiêu hóa các loại protein và thức ăn của tôm sú, các nhà sản xuất thức ăn và người nuôi có thể đánh giá lựa chọn chủng loại hoặc cải tiến công nghệ để nuôi tôm tốt hơn.

Tài liệu tham khảo

1.Demes L.E, Haard f.M, (1994). Estimation of protein-digestibility. Comp. Biochem. Physiol. 108A, 349 362.

2. Ezquerra J.M., Garcia Carreno F.L. and Haard H.F. (1997). Effects of feed diets on digestive proteases from the hepatopancreas of white shrimp (Penaeus vannamei) .J.Food Biochem. 21 : 401 419.

3. Ezquerra J.M., Garcia Carreno F.L. and Haard H.F (1997). PH-stat method to predict protein digestibility in white shrimp (P.vannamei). Aquaculture 157, 251 262.

4. Garcia Carreno (1994). Preraration of an exopeptidase enriched fraction from hepatopancreas of decapods. Proc. Biochem. 29,663 670

5. Lovett DL.; Felder D.L. 1990. Ontogenetic chance in digestive enzym activity of larvae and post larvae white shrimp P.setificus. Biol. Bull. Mar. Biol. Lab. Woods hole., Vol 178, No2, pp 144 159.

Nguyễn Tiến lực, N. V. Thoa, B. T. Q. Mai, N. T. Q. Thủy

Viện nghiên cứu Nuôi trồng thủy sản II

Nguyễn Hoàng Yên, N. C. Thuận, N. T. T. Lợi, P. T. Hường

Viện Công nghệ sinh học Trung tâm KHTN & CNQG

TCTS 9-2003