Tổng quan nghiên cứu

Cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) là loài cá da trơn chủ lực trong ngành nuôi trồng thủy sản Việt Nam, với kim ngạch xuất khẩu đạt khoảng 2,35 tỷ USD năm 2022, chiếm hơn 21% tổng kim ngạch xuất khẩu thủy sản quốc gia. Diện tích nuôi cá tra ước đạt 5,7 nghìn ha, sản lượng đạt 1,7 triệu tấn, đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế vùng Đồng bằng sông Cửu Long. Tuy nhiên, việc sử dụng nguyên liệu thức ăn có nguồn gốc thực vật, đặc biệt là các hợp chất polysaccharide phi tinh bột (NSP), làm tăng hàm lượng chất xơ trong thức ăn, gây ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng tiêu hóa và tăng trưởng của cá.

Nghiên cứu nhằm đánh giá ảnh hưởng của việc bổ sung enzyme ngoại sinh B-mannanase và xylanase vào thức ăn chứa nhiều NSP lên tăng trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn, độ tiêu hóa và cấu trúc mô ruột của cá tra. Thí nghiệm được tiến hành từ tháng 4 đến tháng 10 năm 2021 tại Trại Thực nghiệm Khoa Thủy sản, Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh. Mục tiêu cụ thể là xác định tác động của enzyme lên các chỉ tiêu tăng trưởng như trọng lượng cuối, tốc độ tăng trưởng đặc biệt (SGR), lượng ăn tuyệt đối (FI), hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR), cũng như đánh giá sức khỏe đường ruột thông qua số lượng tế bào tiết chất nhầy (goblet cells) và chiều cao nhung mao ruột.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển công nghệ thức ăn thủy sản bền vững, giảm phụ thuộc vào bột cá, đồng thời nâng cao hiệu quả nuôi cá tra, góp phần tăng giá trị kinh tế và bảo vệ môi trường nuôi trồng thủy sản.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Polysaccharide phi tinh bột (NSP): Là thành phần chất xơ không tiêu hóa được bởi enzyme nội sinh của cá, gồm các hợp chất như B-mannan và xylan, có khả năng làm tăng độ nhớt trong ruột, cản trở hấp thu dinh dưỡng và giảm hiệu quả sử dụng thức ăn.

  • Enzyme ngoại sinh B-mannanase và xylanase: Enzyme thủy phân các chuỗi polysaccharide B-mannan và xylan trong thức ăn, giảm độ nhớt dịch ruột, cải thiện khả năng tiêu hóa và hấp thu dinh dưỡng. B-mannanase cắt đứt liên kết B-1,4 glucosid của polymer mannan, tạo mannose oligosaccharide (MOS) giúp tăng cường sức khỏe đường ruột. Xylanase thủy phân liên kết B-1,4 glycoside của xylan, giải phóng oligoxylose, hỗ trợ tiêu hóa NSP.

  • Các khái niệm chính: Tốc độ tăng trưởng đặc biệt (SGR), hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR), lượng ăn tuyệt đối (FI), hệ số mỡ (ASI), hệ số gan (HSI), độ tiêu hóa biểu kiến (ADC), tế bào tiết chất nhầy (goblet cells), chiều cao nhung mao ruột (villi height).

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Cá tra giống có trọng lượng ban đầu 3-4 g/con, được nuôi trong 30 véo ao đất (2x1,5x1,5 m), mỗi véo 60 con, thí nghiệm kéo dài 10 tuần.

  • Thiết kế thí nghiệm: 6 nghiệm thức, gồm 2 loại thức ăn (A và B) khác nhau về thành phần nguyên liệu và hàm lượng NSP, kết hợp với 2 loại enzyme ngoại sinh (B-mannanase đơn lẻ và hỗn hợp B-mannanase + xylanase), mỗi nghiệm thức có 5 lần lặp lại, bố trí theo kiểu khối hoàn toàn ngẫu nhiên.

  • Thức ăn thí nghiệm: Thức ăn viên nổi, protein 28%, lipid 5%, được phun enzyme với liều lượng 100 mL/tấn thức ăn, sau đó áo dầu nành 0,5% để bảo quản enzyme.

  • Phân tích số liệu: Đo các chỉ tiêu tăng trưởng (trọng lượng cuối, SGR, DWG), hiệu quả sử dụng thức ăn (FI, FCR), hệ số mỡ (ASI), hệ số gan (HSI), độ tiêu hóa (ADC) bằng phương pháp đánh dấu chromium oxide. Mẫu ruột được thu thập để phân tích cấu trúc mô học, đếm số lượng tế bào tiết chất nhầy và đo chiều cao nhung mao bằng kính hiển vi và phần mềm phân tích hình ảnh.

  • Timeline nghiên cứu: Từ tháng 4 đến tháng 10 năm 2021, gồm giai đoạn thích nghi cá, tiến hành thí nghiệm, thu thập và phân tích số liệu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Ảnh hưởng của NSP lên cá tra: Thức ăn chứa hàm lượng NSP cao làm giảm đáng kể các chỉ tiêu tăng trưởng như trọng lượng cuối, DWG, SGR, đồng thời giảm lượng ăn tuyệt đối (FI) và độ tiêu hóa tổng cộng (ADC tổng). Hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR) và hệ số mỡ (ASI) tăng lên, cho thấy hiệu quả sử dụng thức ăn kém hơn (P < 0,05).

  2. Tác dụng của enzyme B-mannanase: Bổ sung enzyme B-mannanase vào thức ăn có hàm lượng NSP cao giúp cải thiện tăng trưởng cá tra tương đương với nghiệm thức sử dụng thức ăn cơ bản (P < 0,05). FCR được cải thiện rõ rệt, giảm đáng kể so với nhóm không bổ sung enzyme (P < 0,05).

  3. Hiệu quả của hỗn hợp enzyme B-mannanase và xylanase: Hỗn hợp enzyme không chỉ cải thiện tăng trưởng mà còn làm tăng số lượng tế bào tiết chất nhầy (goblet cells) trong mô ruột (P < 0,05), giúp bảo vệ đường ruột tốt hơn trước các tác nhân gây viêm và vi khuẩn gây bệnh.

  4. Cấu trúc mô ruột: Các mẫu ruột cá tra ăn thức ăn chứa nhiều NSP không bổ sung enzyme có dấu hiệu tổn thương như giảm chiều cao nhung mao, viêm niêm mạc, trong khi nhóm bổ sung enzyme duy trì cấu trúc nhung mao khỏe mạnh, mật độ tế bào goblet cao hơn.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự suy giảm tăng trưởng và tiêu hóa ở cá tra khi ăn thức ăn giàu NSP là do độ nhớt trong ruột tăng cao, làm cản trở hoạt động của enzyme nội sinh và hấp thu dinh dưỡng. Việc bổ sung enzyme ngoại sinh B-mannanase và xylanase giúp phân giải các chuỗi polysaccharide phức tạp, giảm độ nhớt dịch ruột, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiêu hóa và hấp thu.

So sánh với các nghiên cứu trước đây trên cá rô phi và cá điêu hồng, kết quả tương đồng khi enzyme ngoại sinh cải thiện đáng kể các chỉ tiêu tăng trưởng và tiêu hóa. Sự gia tăng tế bào goblet trong ruột cho thấy enzyme còn góp phần nâng cao sức khỏe đường ruột, tăng cường hàng rào bảo vệ chống lại vi khuẩn gây bệnh, điều này có thể được minh họa qua biểu đồ số lượng tế bào goblet và chiều cao nhung mao ruột.

Kết quả nghiên cứu khẳng định vai trò quan trọng của enzyme ngoại sinh trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng thức ăn có nguồn gốc thực vật, giảm thiểu tác động tiêu cực của NSP, góp phần phát triển bền vững ngành nuôi cá tra.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Bổ sung enzyme B-mannanase và xylanase vào thức ăn cá tra: Áp dụng liều lượng enzyme phù hợp (khoảng 100 mL/tấn thức ăn) trong các công thức thức ăn chứa nhiều NSP để cải thiện tăng trưởng và hiệu quả sử dụng thức ăn. Thời gian áp dụng liên tục trong suốt giai đoạn nuôi (10 tuần trở lên). Chủ thể thực hiện: các nhà sản xuất thức ăn thủy sản và người nuôi cá.

  2. Phát triển công thức thức ăn giảm bột cá, tăng protein thực vật kết hợp enzyme ngoại sinh: Giảm chi phí sản xuất thức ăn, đồng thời duy trì hiệu quả tăng trưởng và sức khỏe cá. Thời gian nghiên cứu và triển khai: 1-2 năm. Chủ thể: các viện nghiên cứu và doanh nghiệp sản xuất thức ăn.

  3. Theo dõi và đánh giá sức khỏe đường ruột cá tra định kỳ: Sử dụng các chỉ tiêu mô học như số lượng tế bào goblet và chiều cao nhung mao để kiểm soát chất lượng thức ăn và điều chỉnh công thức phù hợp. Chủ thể: các trại giống, trung tâm nghiên cứu.

  4. Đào tạo kỹ thuật cho người nuôi cá về sử dụng enzyme ngoại sinh và quản lý thức ăn: Nâng cao nhận thức và kỹ năng áp dụng công nghệ mới, tăng hiệu quả sản xuất. Thời gian triển khai: liên tục. Chủ thể: các cơ quan quản lý, trường đại học, tổ chức đào tạo.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà sản xuất thức ăn thủy sản: Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để phát triển các sản phẩm thức ăn bổ sung enzyme, tối ưu hóa công thức thức ăn chứa protein thực vật, giảm chi phí và nâng cao hiệu quả sử dụng.

  2. Người nuôi cá tra: Áp dụng kiến thức về tác động của NSP và lợi ích của enzyme ngoại sinh giúp cải thiện tăng trưởng, sức khỏe cá, giảm thiệt hại do thức ăn kém chất lượng.

  3. Các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành nuôi trồng thủy sản: Là tài liệu tham khảo quan trọng cho các nghiên cứu tiếp theo về dinh dưỡng, sức khỏe đường ruột và công nghệ thức ăn thủy sản.

  4. Cơ quan quản lý và chính sách thủy sản: Hỗ trợ xây dựng các chính sách phát triển ngành nuôi cá tra bền vững, khuyến khích ứng dụng công nghệ enzyme trong sản xuất thức ăn.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao NSP trong thức ăn lại ảnh hưởng tiêu cực đến cá tra?
    NSP làm tăng độ nhớt trong ruột, cản trở enzyme nội sinh tiếp cận và phân giải dinh dưỡng, giảm khả năng hấp thu, dẫn đến tăng trưởng chậm và hiệu quả sử dụng thức ăn kém.

  2. Enzyme B-mannanase và xylanase hoạt động như thế nào trong thức ăn cá?
    Hai enzyme này thủy phân các chuỗi polysaccharide B-mannan và xylan, giảm độ nhớt dịch ruột, tạo điều kiện cho enzyme nội sinh phân giải protein, tinh bột và lipid, từ đó cải thiện tiêu hóa và hấp thu.

  3. Liều lượng enzyme bổ sung trong thức ăn là bao nhiêu?
    Nghiên cứu sử dụng khoảng 100 mL enzyme/tấn thức ăn, tương đương 105 MU B-mannanase hoặc hỗn hợp 120 MU B-mannanase và 160 MU xylanase, đảm bảo hiệu quả cải thiện tăng trưởng và tiêu hóa.

  4. Việc bổ sung enzyme có ảnh hưởng đến cấu trúc mô ruột không?
    Có, enzyme giúp tăng số lượng tế bào tiết chất nhầy (goblet cells) và duy trì chiều cao nhung mao ruột, bảo vệ niêm mạc ruột khỏi viêm và tổn thương do NSP gây ra.

  5. Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu này cho các loài cá khác không?
    Các nghiên cứu trên cá rô phi và cá điêu hồng cũng cho thấy hiệu quả tương tự của enzyme ngoại sinh, tuy nhiên cần điều chỉnh liều lượng và công thức thức ăn phù hợp từng loài.

Kết luận

  • NSP trong thức ăn làm giảm tăng trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn và sức khỏe đường ruột của cá tra.
  • Bổ sung enzyme B-mannanase hoặc hỗn hợp B-mannanase và xylanase cải thiện đáng kể các chỉ tiêu tăng trưởng và tiêu hóa.
  • Enzyme hỗn hợp tăng số lượng tế bào tiết chất nhầy, góp phần bảo vệ niêm mạc ruột khỏi viêm và tổn thương.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển thức ăn thủy sản bền vững, giảm bột cá và nâng cao hiệu quả nuôi cá tra.
  • Khuyến nghị triển khai ứng dụng enzyme ngoại sinh trong sản xuất thức ăn và nuôi cá tra quy mô công nghiệp trong thời gian tới.

Hành động tiếp theo là phối hợp với các nhà sản xuất thức ăn và người nuôi để thử nghiệm ứng dụng thực tế, đồng thời mở rộng nghiên cứu về tác động lâu dài của enzyme ngoại sinh trên sức khỏe và năng suất cá tra.