Bài giảng Dinh dưỡng và thức ăn thủy sản chương 5: Dinh dưỡng vitamin

DINH DƯỠNG VÀ THỨC ĂN THUỶ SẢNCHƯƠNG 5DINH DƯỠNG VITAMIN NỘI DUNG KHÁI NIỆM CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỬ DỤNG VITAMIN PHÂN LOẠI NHU CẦU VITAMIN CỦA TÔM, CÁ SỬ DỤNG VITAMIN TRONG THỨC ĂN 1. KHÁI NIỆM Vitamin là nhóm chất DD thiết yếu được phát hiện sau cùng. 1897, Eifkman (Hà Lan) phát hiện gạo lứt, cám gạo trị được bệnh beri-beri. 1906, Hopkins phát hiện yếu tố “thức ăn phụ” khi thí nghiệm trên chuột 1912, Casimir Funk đặt tên là vitamin (vita: sự sống, amin: chất có chứa nhóm amin) McCollum và Davis (1913) và Osboene và Mendel (1914) chia vitamin thành 2 nhóm: A: tan trong dầu và B: tan trong nước. Host và Flolich tìm ra chất ngăn ngừa chảy máu chân răng (scobus) đặt tên là Vitamin C (tan trong nước nhưng không chứa N) Vitamin là một nhóm chất hữu cơ mà động vật yêu cầu với số lượng rất ít so với các chất DD khác nhưng cần thiết cho sự sinh trưởng và duy trì cuộc sống của chúng. Một số chất tiền vitamin sau khi thay đổi đặc tính hóa học thì có chức năng vitamin Vitamin dễ bị oxy hóa bởi nhiệt độ, ánh sáng Vitamin chiếm 1-2% trong thức ăn nhưng có vai trò quyết định trong trao đổi chất.   Giữ vai trò xúc tác các phản ứng sinh hóa trong cơ thể sinh vật. ĐVTS không có hay có khả năng tổng hợp rất ít vitamin nên việc cung cấp vitamin trong TA là rất cần thiết. Thiếu vitamin -> sinh trưởng chậm, tỉ lệ sống thấp, khả năng chịu đựng với biến động môi trường kém và dễ bị bệnh. Dấu hiệu khi thiếu: xuất huyết, dị hình, nứt sọ ở cá, đen thân ở tôm 2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC SỬ DỤNG VITAMIN TRONG THỨC ĂN THỦY SẢN  2.1. Điều kiện chế biến và bảo quản vitamin Gia tăng nhiệt trong quá trình ép viên thức ăn thường phân hủy vitamin C, B12 và Pyridoxine. Vitamin kháng nhiệt hay ép viên ở nhiệt độ không quá cao sẽ giảm sự hao hụt vitamin. Hoặc dùng dung dịch “lipid-vitamin” và phun áo ngoài bề mặt của viên thức ăn sau khi gia nhiệt. Ánh sáng mặt trời trực tiếp làm mất B12, E. Các vitamin A, D, E, K sẽ biến chất khi điều kiện chế biến thức ăn không tốt vì chất béo sẽ bị oxy hóa. 2.2. Khả năng tổng hợp vitamin Khả năng tổng hợp vitamin của ĐVTS là rất kém, có vitamin không thể tổng hợp được như vitamin C. Cá nước ấm có khả năng tổng hợp vitamin bởi VSV đường ruột tốt hơn ở cá vùng ôn đới. Một số VSV đường ruột của một số loài cá (cá chép, rô phi, cá hồi...) có khả năng sinh tổng hợp vitamin B12 nếu trong thức ăn được cung cấp Co. Tuy nhiên khả năng sinh tổng hợp này có thể bị hạn chế nếu có chất kháng sinh trong thức ăn. 2.3 Tập tính dinh dưỡng Tập tính bắt mồi gây khó khăn trong xác định nhu cầu về vitamin và làm giảm hiệu quả sử dụng vitamin trong thức ăn: - Tập tính ăn chậm (giáp xác) làm các vitamin trong TĂ bị rữa trôi vào môi trường -> nhu cầu Vit. cần tăng lên. - Tập tính xé, cạp mảnh thức ăn của giáp xác làm thất thoát vitamin vào môi trường nước. - Đối với những bọn ăn lọc thức ăn tự nhiên sẽ sử dụng nguồn vitamin rất phong phú trong nguồn thức ăn này. 2.4. Điều kiện nuôi dưỡng Nuôi quảng canh hay quảng canh cải tiến không cần cung cấp vitamin vì ĐVTS có thể lấy từ thức ăn tự nhiên. Nuôi bán thâm canh, thâm canh và nuôi trong lồng bè, thức ăn tự nhiên rất giới hạn nên cần phải cung cấp đầy đủ vitamin. 2.5. Điều kiện sinh lý của cá Giai đoạn ấu trùng, tôm cá cần được cung cấp lượng vitamin C nhiều hơn giai đoạn trưởng thành và bố mẹ. Ở giai đoạn ấu trùng tôm cần bổ sung 200 mg vitamin C/kg thức ăn, giai đoạn tôm giống cần bổ sung 100 mg/kg thức ăn. Trong thời kỳ sinh sản cần lượng lớn A, E, C. C có tác dụng tăng khả năng chịu đựng của tôm cá khi đánh bắt hay khi vận chuyển. Khả năng đề kháng bệnh của thủy sản tăng lên khi bổ sung C, E, B6, Pantothenic acid, choline 2.6.Chất kháng vitamin trong thức ăn Một số nguyên liệu có chứa chất kháng vitamin tự nhiên, các chất này làm giảm hoạt tính và hiệu quả sử dụng vitamin. Sự hiện diện của chất kháng vitamin như enzyme thiaminase có trong cá sống ức chế thiamine (B1) . Trong thức ăn chứa nhiều chất béo sự oxy hóa sẽ hủy hoại các vitamin nhóm A, D, E và K tan trong chất béo. 3. PHÂN LOẠI VITAMIN Phân loại: Nhóm vitamin tan trong chất béo: vitamin A, D, E và K. Nhóm vitamin tan trong nước: nhóm vitamin B, Vitamin C, choline và inositol. Mỗi một loại vitamin có cấu tạo, chức năng riêng biệt. Nhu cầu vitamin được nghiên cứu trên một số đối tượng như cá hồi, cá chép, cá nheo Mỹ và một số loài tôm biển Các Vitamin quan trọng trong DD ĐVTS 3.1- Vitamin A + Công thức C20H25OH + Các dẫn xuất của Vitamin A: retinol, retinaldehyd, retinoic, retinilacetat, retinilpropionat, retinilpalmitat. 1UI = 0,300 microgram retinol = 0,344 microgram retinilacetat = 0,440 microgram retinilpalmitat + Các chất tiền vitamin A: α caroten, β caroten, criptoxanthin (ngô vàng), astaxanthin (rong biển) β caroten → cho ra 2 phân tử vitamin A. + Nguồn cung cấp: - Tiền vitamin A: có nhiều trong quả màu vàng, đỏ (cà rốt, đu đủ, gấc, cà chua…) - Vitamin A: gan động vật, lòng đỏ trứng, mỡ sửa. Hàm lượng thay đổi tùy theo loài và khẩu phần ăn. - Dầu gan cá là nguồn cung cấp Vitamin A tốt nhất. + Vai trò sinh học a. Vai trò thị giác Rhodopsin trên tế bào võng mạc mắt, khi có ánh sáng, rhodopsin → retinol + opsin; trong tối -> quá trình tái tổng hợp ngược lại. b. Điều khiển biểu thị gen - Retinoic acid (RA) hoạt động như một hormon có ảnh hưởng đến sự biểu thị gen -> ảnh hưởng nhiều quá trình sinh lý. - Vitamin A có ảnh hưởng tương tác đến sự sao mã trong sinh tổng hợp protein; retinoic acid đóng vai trò chính trong sự biệt phân tế bào, nhất là những tế bào chuyên môn hoá cao. c. Vai trò liên quan đến niêm mạc - Thiếu vitamin A màng niêm mạc bị khô cứng, chết và bong tróc. - Mắt: thiếu vitamin A → giác mạc bị khô cứng, gây ra ngứa và trầy xước. - Đường hô hấp, tiêu hoá hay sinh sản: thiếu vitamin A → niêm mạc khô cứng và suy yếu không có khả năng ngăn ngừa vi khuẩn xâm nhập vào bên trong tế bào, gây các bệnh viêm phổi, tiêu chẩy và rối loạn sinh sản → giảm hiệu quả chăn nuôi. d. Vai trò liên quan đến miễn dịch Vitamin A và retinoic acid (RA) đóng vai trò trung tâm trong phát triển và biệt phân tế bào bạch cầu như lymphocytes. e. Vai trò liên quan đến sinh trưởng và phát triển Thiếu và thừa vitamin A là nguyên nhân của những khuyết tật của động vật sơ sinh. Trong quá trình phát triển thai , RA có quan hệ đến sự phát triển của các chi và hình thành tim, mắt và tai. RA còn điều khiển biểu thị gen sản sinh hormone sinh trưởng. + Biểu hiện ở cá khi thiếu A: Xuất huyết hố mắt, gốc mang, biến dạng nắp mang. Cá trơn Mỹ nuôi bằng khẩu phần có β - 0,4mg caroten/kg TA có hiện tượng chậm tăng trưởng, mắt lồi, thận xuất huyết. Cá chép thiếu vitamin A: nhợt nhạt, xuất huyết da và vây, biến dạng nắp mang. Quá nhiều vitamin A (2,2 triệu UI/kg ở dạng retinyl palmitate) làm cá chậm lớn, thiếu máu, biến dạng cuống vây đuôi. 3.2- VITAMIN D  + Công thức  Phổ biến trong tự nhiên: vitamin D2 (C28H44O) và D3 - C27H44O - (ergocalciferol và cholecalciferol). Tiền vitamin D2: ergosterol ; tiền vitamin D3: 7-dehydrocholesterol. Tia hồng ngoại biến tiền vitamin D biến thành vitamin D. 7-dehydro cholesterol Vitamin D3 + Nguồn cung cấp: - D2 có trong thực vật - D3 có rất nhiều trong dầu gan cá, mỡ cá, trứng; sữa đầu nhiều gấp 6-10 lần sữa thường. - Tiền Vitamin D không có giá trị DD, phải chuyển hóa sang Vitamin D nhờ bức xạ mặt trời và một số yếu tố vật lý khác cơ thể ĐV mới sử dụng được - Dự trữ tiền Vitamin D ở da + Chuyển hóa D3 CHOLECALCIFEROL GAN 25- OH-D3 THẬN 1,25-(OH)2-D3 Ca PO4 RUỘT XƯƠNG Ca PO4 Ca PO4 + + + + D3 TĂ và TIỀN D3 Ở DA Bức xạ CƠ CHẾ ĐIỀU KHIỂN Ca HUYẾT CỦA VITAMIN D Thiếu vitamin D3 ở cá Nghèo sinh trưởng, gan nhiều mỡ. Hiện tại người ta vẫn chưa hiểu rõ hoàn toàn nhu cầu vitamin D của cá. Ở cá hồi, nhu cầu vitamin D rất nhỏ, khẩu phần không chứa calciferol vẫn không biểu hiện triệu chứng thiếu hụt. Thông thường bổ sung dầu thực vật vào khẩu phần là đủ. Với thức ăn viên, thường đưa vào 2000-3000 IU vitamin D3/kg thức ăn. Cá trao đổi Ca trực tiếp với nước qua mang -> vùng nước nào nghèo Ca phải bổ sung Ca cùng với vitamin D. Vitamin D có tác dụng ngăn ngừa ung thư trực tràng: Khi ăn thực phẩm giàu L., gan tiết axit mật để tiêu hóa, sau đó hầu hết axit mật trở về gan. Chỉ có Lithocolic acid (LCA) không về gan mà xuống trực tràng, LCA là một chất độc kích thích ung thư trực tràng. Bình thường LCA được khử độc bởi enzyme CYP3A theo cơ chế: thụ thể vitamin D kết hợp với LCA từ đó kích hoạt biểu thị gen đối với enzyme CYP3A -> Thiếu vitamin D -> tăng nguy cơ ung thư trực tràng. 3.3- Vitamin E + Công thức Vitamin E có nhiều đồng phân: α tocopherol, β tocopherol, γ tocopherol & δ tocopherol. Hoạt tính -tocopherol 100; β, γ, δ lần lượt là: 30-40, 10 & 1. Công thức hóa học: C23H50O2 + Nguồn cung cấp E: - Có nhiều trong cây xanh, rau, cỏ, hạt ngũ cốc, hạt mầm, dầu thực vật, lòng đỏ trứng - Trong lá chứa E gấp 20-30 lần so với cọng - ĐV chứa ít E + Vai trò sinh học  Chống oxy hoá sinh học, ngăn cản sự oxy hoá các acid béo không no PUFA và HUFA có trong màng tế bào. Thiếu vitamin E: tổn thương gan, cơ thoái hoá, cơ quan sinh dục kém phát triển. E làm tăng khả năng sinh sản ở cá chép: bổ sung E hệ số thành thục của cá chép là 14,1% thay vì 3,3% so với đối chứng. Nâng cao tỷ lệ nở của trứng. E và Se có quan hệ hỗ trợ nhau trong việc ngăn trở sự oxy hoá những acid béo không no. E ngăn cản sự hinh thành peroxit Se: thành phần của glutathion peroxidase (GSH-Px), có vai trò xúc tác sự phân giải peroxit thành nước Bổ sung vitamin E và Se vào thức ăn cá: tăng tốc độ sinh trưởng, FCR và độ bền của huyết cầu 3137 1,53 15,9 35,6 20,1 2976 1,63 2,80 3,4 21,6 3125 1,62 16,0 36,8 30,9 2322 1,89 1,70 2,30 51,5 1. Tăng trọng % 2. FCR (kgTA/TT) 3. Vitamin E: Trong máu (μg/ml) Gan (μg/g) 4. % hồng cầu vỡ 41 0,9 2,0 0,9 41 0,06 2,0 0,06 Vitamin E (mg/kg) Se (mg/kg) Tác dụng của vitamin E và Se đối với cá 3.4- Vitamin K + Công thức: 3 dạng Vitamin K1 có trong thực vật (phylloquinone), Vitamin K2 do vi khuẩn tiết ra (menaquinone) Vitamin K3 do tổng hợp (menadinone). Hoạt tính vitamin K3 lớn hơn K1 và K2. Công thức hóa học: C31H46O2 Vitamin K1 Vitamin K2 Vitamin K3 + Vai trò K tham gia vào hoạt hóa protrombin, cần cho sự đông máu của động vật. Cần cho quá trình phosphoryl hóa + Nguồn cung cấp: Thức ăn động vật như bột cá là nguồn cung cấp quan trọng vitamin K2. Thiếu K do rối loạn đường ruột -> không tổng hợp đủ hoặc do cung cấp thiếu K. + Triệu chứng khi thiếu K: Máu chậm đông Xuất huyết mang và mắt cá (nếu thiếu K kéo dài) + Nhu cầu: Lượng vitamin K 0,5 - 1 mg/kg thức ăn đủ cho nhu cầu của cá. Vitamin K3 không bền khi trộn vào TAHH hay trong premix (vì Choline chloride và các ion kim loại xúc tác phân hủy). Hạn chế phơi nắng trực tiếp do K bị phân hủy bởi tia tử ngoại 3.5- Vitamin C (ascorbic acid) + Công thức: C6H8O6, C6H6O6 L- ascorbic acid Dehydro L-ascorbic acid (dạng khử) (dạng oxy hóa) + Nguồn cung cấp: Có nhiều trong rau quả tươi, đặc biệt trong rau xanh và các loại quả: cam, chanh, ớt… Hạt ngũ cốc, trứng, thịt hầu như không có C C được tổng hợp chủ yếu ở thực vật + Vai trò của Vitamin C Hầu hết các loài cá đều không tự tổng hợp được vitamin C (người, khỉ, chuột cũng không tự tổng hợp được vitamin C) Kết hợp với E chống lại sự oxyhóa lipid Hydroxyl hóa tryptophan, tyrosine, lysine, phenylalanine & proline, quan trọng nhất là hydroxyl hóa proline  hydroxyproline (cần cho sự hình thành mô liên kết, mô sẹo, khung collagen của xương). Vitamin C giúp hấp thu sắt tốt hơn ngăn ngừa hiện tượng thiếu máu ở cá khi thiếu vitamin C. Tham gia các phản ứng chuyển acid folic thành tetrahydrofolic, tryptophan thành serotonin tổng hợp hormone steroid vỏ thượng thận + Triệu chứng thiếu Vitamin C ở cá hồi: - Vẹo xương sống, tật ưỡn lưng, sụn mắt. - Mang bất thường, - Xuất huyết. Những dấu hiệu này xẩy ra trước các dấu hiệu không đặc trưng (yếu, mệt mỏi) Vẹo xương sống, tật ưỡn lưng còn thấy ở cá da trơn, cá chép, rô phi. Vẹo cột sống khi thiếu C Bổ sung vitamin C cho cá da trơn và cá hồi có tác dụng tăng đáp ứng miễn dịch Môi trường ô nhiễm kim loại nặng, thuốc diệt côn trùng chứa clo-hydrocacbon làm tăng nhu cầu vitamin C của cá. C rất dễ bị phá hủy trong quá trinh SX, dự trữ và chế biến bởi ánh sáng và nhiệt độ -> phải bảo vệ trước khi bổ sung vào thức ăn: - Bọc với ethylcellulose hay mỡ. - Dạng muối photphat khá bền - Bổ sung trước khi cho ăn 30’ 3.6 - Vitamin nhóm BTóm tắt triệu chứng thiếu vitamin B và C  4- Nhu cầu vitamin của tôm và cá 4.1. Những yếu tố chi phối nhu cầu + Tập tính ăn của tôm và cá. Ví dụ: tôm tiêu thụ thức ăn chậm hàng giờ → mức vitamin trong TA phải cao để bù lại vitamin bị mất trong nước. + Khả năng tổng hợp vitamin của vi sinh vật đường ruột: Những loài tôm hay cá thuộc nhóm ăn TV hay ăn tạp có hệ vi sinh vật đường ruột phát triển, có khả năng tổng hợp được hầu hết vitamin nhóm B → nhu cầu những vitamin giảm. + Hệ thống nuôi: nuôi quảng canh không cần bổ sung vitamin. Yêu cầu bổ sung vitamin tăng lên khi tăng mật độ và giảm khi có nhiều thức ăn tự nhiên. + Kích cỡ và tốc độ tăng trưởng của các loài tôm và cá: nhu cầu/đơn vị khối lượng giảm khi khối lượng con vật tăng. + Thành phần dinh dưỡng của khẩu phần: Ví dụ: nhu cầu tocopherol, thiamine và piridoxine tăng lên khi nồng độ acid béo chưa no, carbohydrate và protein khẩu phần cao theo thứ tự tương ứng. + Phương pháp chế biến: chế biến bằng kỹ thuật nhiệt khô hay viên nóng mất nhiều vitamin hơn viên nguội. + Tính chất của nước và trạng thái sức khoẻ của tôm và cá: Nước bị ô nhiễm, con vật bị bệnh -> nhu cầu Vit. tăng lên. Chú ý: Nhu cầu vitamin tối thiểu để hỗ trợ cho tôm cá sinh trưởng tối đa và ngăn ngừa những dấu hiệu thiếu vitamin sẽ khác rất nhiều so với nhu cầu vitamin trong sản xuất. 4.2. Nhu cầu vitamin của cá Những nghiên cứu về nhu cầu vitamin hầu hết thực hiện trên cá hồi và những kết quả nghiên cứu này được chấp nhận cho những loài cá khác 6000 2000 300-500 10 15 25 15 50 180 0,6 8 0,03 130 1000 150 (dạng bền) 2500 2400 50 Chưa xác dịnh 1 4-7 3-6 20 10 0,15 1 0,01 300 1000 50 Vitamin A (IU) Vitamin D3 (IU) VitaminE Vitamin K3 Thiamin (B1) Riboflavin (B2) Pyridoxine (B6) Pantothenic acid (B3) Niacin (PP) Biotin (H) Folic acid Vitamin B12 Inositol Choline chloride Ascorbic acid (vitaminC) Mức thêm vào thức ãn NRC (1993) Vitamin Nhu cầu vitamin của nhóm cá Salmonid (mg/kg TA) (R. Stickney, 2000) 5- Sử dụng vitamin trong thức ăn + Các vitamin tổng hợp được sản xuất ra dưới dạng khác nhau và được bảo vệ để chống lại sự phân huỷ trong quá trình chế biến và dự trữ. + Khi trộn vitamin vào thức ăn cần chú ý đến độ bền của vitamin. Các dạng vitamin khác nhau và cách bảo vệ khác nhau thì có độ bền khác nhau. Ví dụ : + Vitamin A dưới dạng vitamin A acetat chứa trong viên nang, trong nang có chứa khung bằng gelatin có cấu trúc liên kết chéo, vitamin phân tán khắp trong cái khung này cùng với chất chống oxy hoá và được bọc một lớp vỏ bảo vệ bằng tinh bột ngô. Thường trong viên gelatin người ta thêm cả vitamin D3. + Độ bền của vitamin D3 trong điều kiện bảo quản như vitamin A bằng 75 - 80%. + Các dạng vitamin khác và độ bền của nó trong thức ăn viên (ép đùn) và trong premix ghi ở bảng sau Độ bền của vitamin trong premix và trong viên ép đùn (F. Hoffman-La Roche, 1988) + Cần đặc biệt lưu ý đến độ bền của vitamin C Tinh thể acid ascorbic cực kỳ nhạy cảm với sự oxy hoá: - Trong 3 ngày dự trữ ở nhiệt độ thường, hoạt tính vitamin mất toàn bộ - Trong thức ăn viên, hoạt tính vitamin C chỉ còn lại 20% sau khi xử lý nhiệt và dự trữ. Gần đây, sử dụng asorbate-2-monophosphate do chỉ mất 15 % hoạt tính trong viên ép đùn và dự trữ 3 tháng ở nhiệt độ phòng, trong khi viên C bọc mỡ hay ethylcellulose mất 70-90% hoạt tính trong cùng điều kiện. Vitamin tan trong nước -> trộn vào thức ăn cho tôm và cá dễ mất khi thức ăn ngâm trong nước. Kích thước thức ăn càng nhỏ, thời gian ngâm càng dài thì vitamin mất vào nước càng nhiều. Ví dụ: Vitamin C: mất 50-70% khi ngâm nước 10 giây (kích cỡ viên 1,18-2,36 mm). Acid pantothenic, acid folic, thiamine, pyridoxine mất 5-20%, 0-27%, 0-17% và 3-13% lần lượt sau khi ngâm trong nước 10 giây (Slinger, Razzaque và Cho, 1979). XIN CÁM ƠN